DE112020003348T5

DE112020003348T5 - Kennlinienauswertevorrichtung und Kennlinienauswerteverfahren von einer Wellenkupplung

Info

Publication number: DE112020003348T5
Application number: DE112020003348.1T
Authority: DE
Inventors: Ryuta Sato; Makoto Taniyama; Masaharu Hirosawa; Takayuki Satomi; Taichi Sasaki
Original assignee: Kobe University NUC; Miki Pulley Co Ltd
Current assignee: Kobe University NUC; Miki Pulley Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2022-03-24
Also published as: WO2021029366A1; KR102579617B1; BR112022001057A2; KR20220039786A; CN114207402A; US20220278638A1

Abstract

Zum Bereitstellen einer Kennlinienauswertevorrichtung, die eine Kennlinie einer Wellenkupplung korrekt auswerten kann während sie eine Verzögerung bei einer Reaktion eines Motors berücksichtigt, beinhaltet eine Kennlinienauswertevorrichtung 1 einer Wellenkupplung 4: ein Motorsystem 5, das einen Antriebsmotor 11 beinhaltet, einen Drehwinkelsensor 14, ausgestaltet zum Erfassen eines Drehwinkels einer Wellenkupplung, und eine Motorsteuervorrichtung 13, ausgestaltet zum Steuern des Antriebsmotors basierend auf einem Drehmomentbefehl; eine Rotationslast 18, die mit einer Abtriebswelle verbunden ist; und ein Prozessor, der eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls und Berechnen einer Frequenzantwort einer Verstärkung einer Amplitude einer Winkelgeschwindigkeit w des Drehwinkels, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Berechnen einer Kennlinie der Wellenkupplung basierend auf einer Antwortkennlinie des Motorsystems und der Frequenzantwort.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kennlinienauswerteeinrichtung und ein Kennlinienauswerteverfahren zur Auswertung einer Kennlinie von einem Maschinenelement, insbesondere eine Kennlinienauswerteeinrichtung und ein Kennlinienauswerteverfahren von einer Wellenkupplung, die zur Verbindung zweier Wellen ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Eine Positioniervorrichtung, die ein zugeführtes Objekt positioniert, ist bekannt (z. B. Patentdokument 1). Die Positioniervorrichtung beinhaltet einen Vorschubantriebsmechanismus (Linearbewegungsmechanismus), der das zugeführte Objekt linear bewegt, indem er eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandelt, und ist durch ein Verfahren zur Identifizierung physikalischer Parameter gekennzeichnet. In Patentdokument 1 wird eine Frequenzantwort der Positioniervorrichtung unter Verwendung eines Frequenzantwort-Analysators oder eines Servo-Analysators gemessen, und ein Resonanzwert und eine Resonanzfrequenz werden auf der Grundlage des Messergebnisses davon erfasst. Dann werden eine Eigenwinkelfrequenz, ein Dämpfungskoeffizient, eine Federkonstante und ein viskoser Reibungswiderstand des Vorschubantriebsmechanismus auf der Grundlage des erfassten Resonanzwerts und der erfassten Resonanzfrequenz berechnet (zum Beispiel Patentdokument 1).
In den meisten Fällen beinhaltet der Vorschubantriebsmechanismus eine Wellenkupplung, die so ausgestaltet ist, dass sie eine Drehwelle eines Motors und eine Spindelwelle einer Kugelumlaufspindel miteinander verbindet. Die Wellenkupplung des Vorschubantriebsmechanismus ist ein Maschinenelement, das Drehmoment des Motors auf die Kugelumlaufspindel überträgt und gleichzeitig die Fehlausrichtung und das Schwingen der beiden oben genannten Wellen zulässt, und ist für ihren großen Einfluss auf eine Eigenschaft des Vorschubantriebsmechanismus bekannt (z. B. Nichtpatentdokument 1).
DOKUMENT(E) ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT(E)
[Patentdokument 1] JP H3-282717 A
NICHT-PATENT-DOKUMENT(E)
[Nicht Patentdokument 1] Atsushi NAGAO, Ryuta SATO, Keiichi SHIRASE, Takeshi HASHIMOTO, and Taichi SASAKI, „Influence of Coupling and Ball Screw onto the Torsional Vibration Mode of Feed Drive System“, Proceedings of Academic Lectures in Autumn Conference of The Japan Society for Precision Engineering in 2017, Seite 425 bis 426.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
Um die Leistung des Vorschubantriebsmechanismus zu verbessern, ist es wichtig, eine Kennlinie der Wellenkupplung genauer auszuwerten. Patentdokument 1 kann zu einer Konfiguration führen, bei der ein Motor und eine Last durch eine Wellenkupplung verbunden sind und eine Frequenzantwort einer Verstärkung gemessen wird, während ein Antriebsdrehmoment des Motors als Eingangsgröße und eine Winkelgeschwindigkeit des Motors als Ausgangsgröße eingestellt wird. Durch Verwendung der gemessenen Frequenzantwort können ein Resonanzwert und eine Resonanzfrequenz erfasst werden, so dass eine Torsionssteifigkeit und ein Torsionselastizitätskoeffizient, die physikalische Parameter sind, die die Wellenkupplung charakterisieren, identifiziert werden können.
Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass die Genauigkeit der identifizierten physikalischen Parameter in Abhängigkeit von einer Ansprechkennlinie eines Motorsystems vom Zeitpunkt der Ausgabe eines Drehmomentbefehls, der den Motor veranlasst, das Antriebsdrehmoment zu erzeugen, bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des Antriebsdrehmoments verschlechtert werden kann.
In Anbetracht des obigen Problems des Standes der Technik ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kennlinienbewertungsvorrichtung und ein Kennlinienbewertungsverfahren einer Wellenkupplung bereitzustellen, die eine Kennlinie der Wellenkupplung unter Berücksichtigung einer Ansprechkennlinie eines Motorsystems richtig auswerten können.
MITTEL ZUM ERFÜLLEN DER AUFGABE
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Kennlinienauswertevorrichtung (1, 101) einer Wellenkupplung (4) zum Auswerten einer Kennlinie der Wellenkupplung bereit, die ausgestaltet ist zum Verbinden einer Antriebswelle (2) und einer Abtriebswelle (3), um Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, wobei die Kennlinienauswertevorrichtung umfasst: ein Motorsystem (5), das einen Antriebsmotor (11) ausgestaltet zum Anlegen von Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle, einen Drehwinkelsensor (14) ausgestaltet zum Erfassen eines Drehwinkels der Antriebswelle und eine Motorsteuervorrichtung (13) ausgestaltet zum Steuern des Antriebsmotors basierend auf einem gegebenen Drehmomentbefehl (T_ref) beinhaltet, um zu bewirken, dass der Antriebsmotor Drehmoment ausgibt, das dem Drehmomentbefehl entspricht; eine Rotationslast (18), die mit der Abtriebswelle verbunden ist; und ein Prozessor (21), der eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit einem vorgeschriebenen Wert auszugeben, und eingerichtet ist zum Berechnen einer Frequenzantwort einer Verstärkung einer Amplitude einer Winkelgeschwindigkeit (ω) des Drehwinkels gegen eine Amplitude des Drehmoments, das dem Drehmomentbefehl entspricht, basierend auf dem von dem Drehwinkelsensor erfassten Drehwinkel, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung basierend auf einer Antwortkennlinie des Motorsystems und der Frequenzantwort, die in einem Zustand berechnet werden, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet.
Gemäß diesem Aspekt wird die Kennlinie der Wellenkupplung unter Berücksichtigung des Ansprechverhaltens des Motorsystems berechnet, so dass die Kennlinie der Wellenkupplung besser ausgewertet werden kann.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor eingerichtet zum Verwenden, als die Antwortkennlinie des Motorsystems, einer Transferfunktion (G*(s)) bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird und das dem Drehmomentbefehl entsprechende Drehmoment erzeugt, Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist, Erfassen einer Resonanzfrequenz (fo) der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort, Berechnen einer Torsionssteifigkeit (K_c) der Wellenkupplung unter Verwendung der Resonanzfrequenz, und Berechnen eines Viskositätskoeffizienten (C_c) der Wellenkupplung unter Verwendung der Transferfunktion, der Torsionssteifigkeit und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung auf einfache Weise unter Verwendung der Frequenzantwort zu berechnen. Weiterhin kann der Viskositätskoeffizient der Wellenkupplung unter Berücksichtigung der Transferfunktion vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl an den Antriebsmotor gegeben wird bis zum Zeitpunkt an dem das Drehmoment an der Antriebswelle anliegt, berechnet werden. Dementsprechend wird der Viskositätskoeffizient unter Berücksichtigung der Kennlinie des Motorsystems berechnet, so dass die Genauigkeit des berechneten Viskositätskoeffizienten verbessert werden kann.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor eingerichtet zum Konvertieren, unter Verwendung der Transferfunktion, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einen konvertierten Wert, der der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einem Fall entspricht, in dem die Transferfunktion eins ist, und Berechnen des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit und des konvertierten Werts.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, unter Verwendung der Transferfunktion die Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in die Verstärkung in einem Fall zu konvertieren, in dem die Transferfunktion des Motorsystems eins ist. Dementsprechend ist es möglich, den Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung eines Modells in einem Fall zu berechnen, in dem die Transferfunktion des Motorsystems eins ist.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor eingerichtet zum Erfassen der Antwortkennline des Motorsystems basierend auf der Frequenzantwort zu einem Zeitpunkt zu dem der Antriebsmotor angetrieben wird in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung nicht mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle verbunden ist.
Gemäß diesem Aspekt ist es durch Erfassen der Frequenzantwort des Motorsystems möglich, die Transferfunktion vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl an den Antriebsmotor gegeben wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem das Drehmoment an der Antriebswelle anliegt, zu berechnen.
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Kennlinienauswerteverfahren einer Wellenkupplung (4) zum Auswerten einer Kennlinie der Wellenkupplung unter Verwendung einer Kennlinienauswertevorrichtung (1) bereit, wobei die Wellenkupplung ausgestaltet ist zum Verbinden einer Antriebswelle (2) und einer Abtriebswelle (3), um Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, die Kennlinienauswertevorrichtung umfasst: ein Motorsystem (5), das einen Antriebsmotor (11) ausgestaltet zum Anlegen von Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle, einen Drehwinkelsensor (14) ausgestaltet zum Erfassen eines Drehwinkels der Antriebswelle und eine Motorsteuervorrichtung (13) ausgestaltet zum Steuern des Antriebsmotors basierend auf einem gegebenen Drehmomentbefehl (T_ref) beinhaltet, um zu bewirken, dass der Antriebsmotor Drehmoment ausgibt, das dem Drehmomentbefehl entspricht; eine Rotationslast (18), die mit der Abtriebswelle verbunden ist; und ein Prozessor, der eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit einem vorgeschriebenen Wert auszugeben, und eingerichtet ist zum Berechnen einer Frequenzantwort einer Verstärkung einer Amplitude einer Winkelgeschwindigkeit des Drehwinkels gegen eine Amplitude des Drehmoments, das dem Drehmomentbefehl entspricht, basierend auf dem von dem Drehwinkelsensor erfassten Drehwinkel, das Kennlinienauswerteverfahren umfasst: Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet (ST5); und Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung basierend auf der erfassten Frequenzantwort und einer Antwortkennlinie des Motorsystems (ST7, ST10).
Gemäß diesem Aspekt wird die Kennlinie der Wellenkupplung unter Berücksichtigung des Ansprechverhaltens des Motorsystems berechnet, so dass es möglich ist, die Kennlinie der Wellenkupplung zutreffender auszuwerten.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kennlinienauswerteverfahren das Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist (ST5); das Erfassen einer Resonanzfrequenz (fo) der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort (ST6); das Berechnen einer Torsionssteifigkeit (K_c) der Wellenkupplung unter Verwendung der Resonanzfrequenz (ST7); und das Berechnen eines Viskositätskoeffizienten (C_c) der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz und einer Transferfunktion, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird, als die Antwortkennlinie des Motorsystems und das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl erzeugt (ST9, ST10).
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung einfach unter Verwendung der Frequenzantwort zu berechnen. Ferner kann der Viskositätskoeffizient der Wellenkupplung unter Berücksichtigung der Transferfunktion vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl an den Antriebsmotor gegeben wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem das Drehmoment an der Antriebswelle anliegt, berechnet werden. Dementsprechend wird der Viskositätskoeffizient unter Berücksichtigung der Kennlinie des Motorsystems berechnet, so dass die Genauigkeit des berechneten Viskositätskoeffizienten verbessert werden kann.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in dem Schritt des Berechnens des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung, das Konvertieren unter Verwendung der Transferfunktion (G*(s)), der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einem konvertierten Wert (M_fo), der der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz, in einem Fall in dem die Transferfunktion eins ist, entspricht (ST9) und das Berechnen des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit und des konvertierten Werts (ST10).
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, unter Verwendung der Transferfunktion die Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in die Verstärkung in einem Fall zu konvertieren, in dem die Transferfunktion des Motorsystems eins ist. Dementsprechend ist es möglich, den Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung eines Modells in einem Fall zu berechnen, in dem die Transferfunktion des Motorsystems eins ist.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kennlinienauswerteverfahren das Erfassen der Antwortkennlinie des Motorsystems basierend auf der Frequenzantwort zu einem Zeitpunkt zu dem der Antriebsmotor in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Wellenkupplung nicht mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle verbunden ist.
Gemäß diesem Aspekt ist es durch Erfassen der Frequenzantwort des Motorsystems möglich, die Transferfunktion vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl an den Antriebsmotor gegeben wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem das Drehmoment an der Antriebswelle anliegt, zu berechnen.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in der Kennlinienauswertevorrichtung (101) der Wellenkupplung, ist der Prozessor eingerichtet zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden in einem Zustand auszugeben, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet, Berechnen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, basierend auf der Antwortkennlinie des Motorsystems und der berechneten Frequenzantwort, und Ausgeben einer Beziehung zwischen der Kennlinie der Wellenkupplung und wenigstens einem von einer Amplitude des Drehmomentbefehls, einer Amplitude des Antriebsdrehmoments bei einer Resonanzfrequenz der Wellenkupplung, einer Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und einer Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit der Kennlinie der Wellenkupplung von der Amplitude des an der Wellenkupplung anliegenden Antriebsdrehmoments auszugeben. Damit kann der Benutzer die Abhängigkeit der Kennlinie der Wellenkupplung von der Eingabe zutreffend auswerten und somit ist es möglich, die Vibrationskennlinie unter verschiedenen Antriebsbedingungen vorherzusagen und ein geeignetes Steuersystem zu entwerfen.
Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor eingerichtet zum Erfassen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung für eine berechnete Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und Ausgeben einer Beziehung zwischen der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung von der Amplitude des Antriebsdrehmoments auszugeben. Dementsprechend ist es möglich, die Abhängigkeit der Wellenkupplung von der Eingangsgröße richtig auszuwerten. Ferner, da die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit von der Amplitude ausgegeben wird, kann der Inhalt der Ausgabe vom Benutzer leicht verstanden werden und die Kennlinie der Wellenkupplung kann bequemer ausgewertet werden.
Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor eingerichtet zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden auszugeben, Erfassen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung für die erfasste Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und Ausgeben einer Beziehung zwischen dem Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung von der Amplitude des Antriebsdrehmoments auszugeben. Dementsprechend ist es möglich, die Abhängigkeit der Wellenkupplung von der Eingangsgröße richtig auszuwerten. Ferner, da die Abhängigkeit des Viskositätskoeffizienten von der Amplitude ausgegeben wird, kann der Inhalt der Ausgabe vom Benutzer leicht verstanden werden und die Kennlinienauswertungsvorrichtung der Wellenkupplung kann zweckmäßiger sein.
Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kennlinienauswerteverfahren: Das Bewirken, dass das Motorsystem das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden in einem Zustand ausgibt, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet, das Erfassen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und das Berechnen der Kennlinien der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, basierend auf der erfassten Frequenzantwort und der Antwortkennlinie des Motorsystems.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit der Kennlinie der Wellenkupplung von der Amplitude des an die Wellenkupplung angelegten Antriebsdrehmoments auszuwerten. Damit ist es möglich, die Vibrationskennlinie unter verschiedenen Antriebsbedingungen vorherzusagen und ein geeignetes Steuersystem zu entwerfen.
Gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kennlinienauswerteverfahren: Das Erfassen der Frequenzantwort, die mehreren Amplituden entspricht, in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist, das Erfassen einer Frequenzantwort der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, das Berechnen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, unter Verwendung der Resonanzfrequenz, und das Ausgeben einer Beziehung zwischen der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung und wenigstens einem von einer Amplitude des Drehmomentbefehls, eine Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, einer Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und einer Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung von der Amplitude des Antriebsdrehmoments auszuwerten. Damit ist es möglich, die Vibrationskennlinie unter verschiedenen Antriebsbedingungen vorherzusagen und ein geeignetes Steuersystem zu entwerfen, und die ausgewerteten Inhalte können vom Benutzer leicht verstanden werden.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kennlinienauswerteverfahren: Das Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung bei jeder Amplitude unter Verwendung der Torsionssteifigkeit, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz und einer Transferfunktion, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird, als die Antwortkennlinie des Motorsystems und das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl erzeugt; und das Ausgeben einer Beziehung zwischen dem Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Abhängigkeit des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung von der Amplitude des Antriebsdrehmoments auszuwerten. Damit ist es möglich, die Vibrationskennlinie unter verschiedenen Antriebsbedingungen vorherzusagen und ein geeignetes Steuersystem zu entwerfen, und die ausgewerteten Inhalte können vom Benutzer leicht verstanden werden.
WIKRUNG DER ERFINDUNG
Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Kennlinienauswertungsvorrichtung und ein Kennlinienauswertungsverfahren einer Wellenkupplung bereitzustellen, die eine Kennlinie der Wellenkupplung unter Berücksichtigung einer Ansprechkennlinie eines Motorsystems korrekt auswerten können.
Figurenliste

1 ist ein funktionales Blockdiagramm zum Erklären eines Zustands einer Kennlinienauswertevorrichtung, wenn eine Wellenkupplung eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle verbindet;
2 ist ein Blockdiagramm, das die Hardware der Kennlinienauswerteeinrichtung zeigt;
3 ist ein funktionales Blockdiagramm zum Erklären eines Zustands der Kennlinienauswertevorrichtung zum Zeitpunkt des Abkoppelns der Wellenkupplung;
4 ist ein Diagramm, das eine Frequenzantwort zeigt, die zum Zeitpunkt des Abkuppelns der Wellenkupplung erfasst wurde;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Wellenkupplung abgekuppelt ist;
6 ist ein Diagramm, das die Frequenzantwort in einem Zustand zeigt, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet;
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Vibrationsmodell eines Zwei-Trägheitssystems zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet;
9 ist ein Flussdiagramm eines Auswerteverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
10A ist ein Diagramm, das ein Messergebnis (dargestellt durch eine durchgezogene Linie) der Frequenzantwort und ein Berechnungsergebnis (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) unter Berücksichtigung einer Kennlinie eines Motorsystems in einem Zustand zeigt, in dem eine Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet;
10B ist ein Diagramm, das ein Messergebnis (dargestellt durch eine durchgezogene Linie) der Frequenzantwort und ein Berechnungsergebnis (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) unter Berücksichtigung der Kennlinie des Motorsystems in einem Zustand zeigt, in dem eine Wellenkupplung B die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet;
11 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis (dargestellt durch eine durchgezogene Linie) der Frequenzantwort und ein Berechnungsergebnis (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) unter Vernachlässigung einer Verzögerung des Motorsystems in einem Zustand zeigt, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet;
12 ist ein Flussdiagramm eines Auswerteverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform;
13A ist ein Diagramm, das die Frequenzantwort in einem Fall zeigt, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet und die Amplitude des Drehmomentbefehls auf 1,0 Nm eingestellt ist;
13B ist ein Diagramm, das die Frequenzantwort in einem Fall zeigt, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet und die Amplitude des Drehmomentbefehls auf 3,0 Nm eingestellt ist;
14A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Torsionssteifigkeit und einer Amplitude eines Drehmomentbefehls zeigt, der aus der Frequenzantwort erfasst und auf zehn Arten in einen Zustand geändert wird, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet; und
14B ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Viskositätskoeffizienten und der Amplitude des Drehmomentbefehls zeigt, der aus der Frequenzantwort erfasst und auf zehn Arten in einen Zustand geändert wird, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
«Die erste Ausführungsform»
Eine Kennlinienauswertevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Auswerten von Kennlinien einer Wellenkupplung 4 (Kupplung), die ausgestaltet ist zum Verbinden einer Antriebswelle 2 und einer Abtriebswelle 3, um Drehmoment von der rotierenden Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 3 zu übertragen. Genauer gesagt kann die Kennlinienauswertevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Torsionssteifigkeit K_c [Nm/rad] und einen Viskositätskoeffizienten C_c [Nm/(rad/s)], die die Kennlinien der Wellenkupplung 4 sind, quantitativ auswerten.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Kennlinienauswertevorrichtung 1 ein Motorsystem 5 mit der Antriebswelle 2, eine Abtriebsvorrichtung 6 mit der Abtriebswelle 3, eine Analysevorrichtung 7 und eine Ein-/Ausgabevorrichtung 8. Wenn die Kennlinien der Wellenkupplung 4 ausgewertet werden, wird die auszuwertende Wellenkupplung 4 so angeordnet, dass sie die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet.
Das Motorsystem 5 beinhaltet einen Antriebsmotor 11, einen elektrischen Stromsensor 12, einen Servotreiber 13 (Motorsteuergerät), einen Drehwinkelsensor 14 und einen Differenzierer 15.
Der Antriebsmotor 11 besteht aus einem Allzweck-Servomotor und ist so angeordnet, dass sich die Antriebswelle 2 als dessen Ausgangswelle im Wesentlichen horizontal erstreckt. Der Antriebsmotor 11 ist so ausgestaltet, dass er ein Antriebsdrehmoment T_m auf die Antriebswelle 2 ausübt. Der Elektrostromsensor 12 ist ein Sensor, der so ausgestaltet ist, dass er einen Stromwert eines elektrischen Stroms (im Folgenden als „Antriebsstrom“ bezeichnet) misst, der durch den Antriebsmotor 11 fließt. Der Servotreiber 13 ist so ausgestaltet, dass er dem Antriebsmotor 11 den Antriebsstrom zuführt und den Antriebsmotor 11 durch Steuern des Stromwerts des Antriebsstroms so steuert, dass er bewirkt, dass der Antriebsmotor 11 ein Drehmoment (im Folgenden als „ DrehmomentSollwert“ bezeichnet) ausgibt, das einer Drehmoment-Sollwerteingabe Tref von der Analysevorrichtung 7 entspricht. Genauer gesagt ist der Servotreiber 13 so ausgestaltet, dass er eine Rückkopplungssteuerung des Antriebsstroms durchführt, so dass die Abweichung zwischen dem vom Elektrostromsensor 12 erfassten Stromwert und dem dem Drehmoment-Sollwert entsprechenden Stromwert Null wird. Das heißt, der Servotreiber 13, der Elektrostromsensor 12 und der Antriebsmotor 11 bilden eine Stromschleife (Rückkopplungsschleife) und arbeiten zusammen, um als ein Servosystem 16 (Servomechanismus) zu funktionieren, das automatisch angetrieben wird, um die Antriebswelle 2 zu veranlassen, das Antriebsdrehmoment T_m auszugeben, das einem Steuerbetrag (Drehmoment) entspricht.
Der Drehwinkelsensor 14 ist der sogenannte Drehgeber, der zur Messung eines Drehwinkels der Antriebswelle 2 ausgestaltet ist, und kann ein optisches, magnetisches oder kapazitives Erfassungselement beinhalten.
Der Differenzierer 15 ist mit dem Drehwinkelsensor 14 und der Analysevorrichtung 7 verbunden. Der Differenzierer 15 ist dazu ausgestaltet, den Drehwinkel der Antriebswelle 2 von dem Drehwinkelsensor 14 zu erfassen, eine Winkelgeschwindigkeit w durch Differenzieren des Drehwinkels nach der Zeit zu berechnen und die Winkelgeschwindigkeit w an die Analysevorrichtung 7 auszugeben.
Die Abtriebsvorrichtung 6 beinhaltet nicht nur die Abtriebswelle 3, sondern auch eine Rotationslast 18, die mit der Abtriebswelle 3 verbunden und ausgestaltet ist, um eine Last auf die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 3 auszuüben. Die Rotationslast 18 kann aus einer Scheibe oder ähnlichem bestehen, die ein vorgegebenes Trägheitsmoment hat. Alternativ kann die Rotationslast 18 aus einem Motor bestehen, der im Wesentlichen die gleiche Form wie der Antriebsmotor 11 hat, oder aus einem Motor, der eine andere Größe als der Antriebsmotor 11 hat. In einem solchen Fall kann eine Abtriebswelle des Motors an der Abtriebswelle 3 befestigt werden. Die Abtriebsvorrichtung 6 selbst kann aus einem Motor bestehen, der im Wesentlichen die gleiche Form wie der Antriebsmotor 11 hat, oder aus einem Motor, der eine andere Größe als der Antriebsmotor 11 hat. Wenn der Motor als Abtriebsvorrichtung 6 verwendet wird, kann eine seiner Ausgangswellen als Abtriebswelle 3 verwendet werden. Wenn der Motor als Rotationslast 18 oder als Abtriebsvorrichtung 6 verwendet wird, ist es möglich, die auf die Abtriebswelle 3 ausgeübte Last zu ändern, indem dem Motor ein Befehl bezüglich des Drehmoments, des Drehwinkels der Abtriebswelle 3, der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle 3 oder Ähnlichem gegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, eine Kennlinie der Wellenkupplung 4 zu prüfen, während ein Zustand der Last geändert wird.
Die Analysevorrichtung 7 ist eine Vorrichtung, die dafür ausgestaltet ist, den Drehmomentbefehl Tref an den Servotreiber 13 auszugeben und die Kennlinien der Wellenkupplung 4 auf der Grundlage des Drehwinkels der Antriebswelle 2 zu berechnen, genauer gesagt auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω, die der Differenzierer 15 durch Differenzierung des Drehwinkels nach der Zeit berechnet. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Analysevorrichtung 7 mindestens einen Prozessor 21, der aus einem Computer mit bekannter Hardware besteht und so ausgestaltet ist, dass er einen Prozess auf der Grundlage eines vorgegebenen Programms ausführt, sowie einen Speicher 22, der so ausgestaltet ist, dass er die für den Prozess erforderlichen Daten und dergleichen speichert. Der Speicher 22 beinhaltet einen RAM 23 („Random Access Memory“), der so ausgestaltet ist, dass er als ein Arbeitsbereich oder dergleichen des Prozessors 21 fungiert, und einen ROM 24 („Read Only Memory“), der so ausgestaltet ist, dass er vom Prozessor 21 ausgeführte Programme, Daten oder dergleichen speichert. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Analysevorrichtung 7 ferner eine Speichervorrichtung 25, wie z. B. eine HDD oder eine SSD, und eine Vielzahl von Ein-/Ausgangsanschlüssen 26 (siehe 1) zum Anschließen von Umfangsgeräten.
Die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 ist eine Vorrichtung, die so ausgestaltet ist, dass sie eine Eingabe durch einen Benutzer empfängt und dem Benutzer die erfassten Kennlinien der Wellenkupplung 4 anzeigt. Die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 ist über den Ein-/Ausgangsanschluss 26 mit der Analysevorrichtung 7 verbunden. Die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 beinhaltet eine Eingabevorrichtung 27, wie z. B. eine Tastatur und eine Maus, die vom Benutzer für verschiedene Einstellungen der Analysevorrichtung 7 verwendet werden, und eine Ausgabevorrichtung 28, wie z. B. einen Flüssigkristallmonitor zur Anzeige eines Analyseergebnisses. Die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 kann aus einem Computer bestehen, der mit einem Monitor und einer Tastatur versehen ist.
Der Servotreiber 13 ist auch mit der Auswertevorrichtung 7 über den Ein-/Ausgangsanschluss 26 verbunden. Dementsprechend sind die Analysevorrichtung 7 und der Servotreiber 13 ausgestaltet, um miteinander zu kommunizieren. Beispielsweise ist die Analysevorrichtung 7 so ausgestaltet, dass sie den Drehmomentbefehl T_ref über den Ein-/Ausgangsanschluss 26 an den Servotreiber 13 ausgibt. Der Differenzierer 15 ist auch über den Ein-/Ausgangsanschluss 26 mit der Analysevorrichtung 7 verbunden. Entsprechend ist die Analysevorrichtung 7 ausgestaltet, um mit dem Differenzierer 15 zu kommunizieren. Beispielsweise ist die Analysevorrichtung 7 dazu ausgestaltet, die Winkelgeschwindigkeit w der Antriebswelle 2 von dem Differenzierer 15 zu erfassen.
Die Analysevorrichtung 7 beinhaltet eine Speichereinheit 31, eine Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32, eine Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 und eine Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34. Der Prozessor 21 führt ein Auswerteprogramm zum Erfassen der Kennlinien der Wellenkupplung 4 aus, so dass die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32, die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 und die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 realisiert sind.
Die Speichereinheit 31 wird durch den Speicher 22 realisiert und ist so ausgestaltet, dass sie in geeigneter Weise Informationen speichert, die für den von der Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32, der Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 und der Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 ausgeführten Prozess erforderlich sind. Ferner ist die Speichereinheit 31 so ausgestaltet, dass sie ein Trägheitsmoment J_m eines Rotors des Antriebsmotors 11 und ein Trägheitsmoment J_L der Rotationslast 18 speichert. Im Übrigen sind die genauen Werte des Trägheitsmoments J_m des Rotors des Antriebsmotors 11 und des Trägheitsmoments J_L der Rotationslast 18 basierend auf deren Designs und Spezifikationen bekannt.
Die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 gibt den Drehmomentbefehl Tref an den Servotreiber 13 aus, um den Servotreiber 13 zu veranlassen, Drehmoment auszugeben, das mit einer vorgeschriebenen Amplitude schwingt, während es die Frequenz ändert. Gleichzeitig erfasst die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 die Winkelgeschwindigkeit w von dem Differenzierer 15. Dann berechnet die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 das Verhältnis (im Folgenden als „Geschwindigkeitsantwort-Parameter M“ bezeichnet) zwischen der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit ω und der Amplitude des Drehmoments, das dem Drehmomentbefehl Tref entspricht, d. h. der Amplitude des Drehmoment-Sollwerts. Dann konvertiert die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 den Geschwindigkeitsantwort-Parameter M in eine Verstärkung (im Folgenden als „Verstärkung G“ bezeichnet) unter Verwendung der folgenden Gleichung (1).
$G = 20 {log}_{10} M$
Die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 gibt den Drehmomentbefehl Tref aus, während sie die Frequenz innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ändert, wodurch die Frequenzantwort erfasst wird (siehe beispielsweise 4 und 6), die eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Verstärkung der Winkelgeschwindigkeit w des Drehwinkels gegen die Amplitude des Drehmoments entsprechend dem Drehmomentbefehl Tref zeigt.
Im Übrigen kann der von der Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 ausgegebene Drehmomentbefehl Tref beispielsweise ein M-Sequenzsignal („maximum length sequence signal“) sein, das den Antriebsmotor 11 veranlasst, das Drehmoment auszugeben, dessen Amplitude sich zufällig als das Antriebsdrehmoment T_m ändert, oder ein Impulssignal, das den Antriebsmotor 11 veranlasst, das Drehmoment auszugeben, dessen Amplitude sich in einer Impulsform als das Antriebsdrehmoment T_m ändert. Die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 kann eine zeitliche Änderung der Verstärkung erfassen und dann die zeitliche Änderung des Drehmoments, die dem Drehmomentbefehl Tref entspricht, und die zeitliche Änderung der Verstärkung unter Verwendung der Fourier-Transformation transformieren, um die Frequenzantwort zu erfassen, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der Verstärkung unter Verwendung der transformierten zwei zeitlichen Änderungen anzeigt.
Wie in 3 gezeigt, treibt die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist, den Antriebsmotor 11 an, um die Frequenzantwort zu erfassen (siehe 4), und die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 identifiziert die Antwortkennlinie des Motorsystems 5 von der erfassten Frequenzantwort.
Genauer gesagt, identifiziert die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 ein Antwortband w, so dass die Frequenzantwort, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist, mit der Frequenzantwort übereinstimmt, die basierend auf dem Blockdiagramm (z. B. 5) berechnet wird, das einem Zustand entspricht, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist. Verschiedene bekannte Verfahren wie zum Beispiel das Verfahren der kleinsten Quadrate und ein Suchverfahren für numerische Lösungen können als ein Verfahren zum Anpassen der Frequenzantwort, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist, an die auf der Grundlage des Blockdiagramms berechnete Frequenzantwort verwendet werden.
Das oben genannte Frequenzband w entspricht einem Wert, der durch Konvertieren der sogenannten Grenzfrequenz in die Winkelgeschwindigkeit w erhalten wird, und ist einer der Parameter, die sich auf die Kennlinie des Motors beziehen. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Antwortband w einem Parameter in einem Fall, in dem die Antwortkennlinie des Motorsystems 5 als eine Transferfunktion G*(s) eines Verzögerungssystems erster Ordnung ausgedrückt wird. Es gibt eine vorgeschriebene Verzögerung vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl Tref in den Servotreiber 13 eingegeben wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem das Antriebsdrehmoment T_m auf die Antriebswelle 2 aufgebracht wird. Dementsprechend ist es beispielsweise, wenn der Drehmomentbefehl Tref in den Servotreiber 13 eingegeben wird, um das Drehmoment zu erzeugen, das sinusförmig schwingt, während die Frequenz (nämlich die Winkelgeschwindigkeit ω) erhöht wird, für den Motor im Allgemeinen schwierig, dem Drehmomentbefehl Tref bei einer Frequenz zu folgen, die gleich oder höher als die Grenzfrequenz ist, und das tatsächlich an die Antriebswelle 2 abgegebene Antriebsdrehmoment T_m wird kleiner als das Drehmoment, das auf der Grundlage des Drehmomentbefehls Tref an die Antriebswelle 2 abgegeben werden soll. Im Übrigen kann das Antwortband w ein Parameter sein in einem Fall, in dem die Antwortkennlinie des Motorsystems 5 als eine Transferfunktion eines Verzögerungssystems hoher Ordnung ausgedrückt wird.
Genauer gesagt, wenn der Drehmomentbefehl Tref, der mit der Winkelgeschwindigkeit w schwingt, an den Antriebsmotor 11 gegeben wird und das Verhältnis zwischen der Amplitude des tatsächlich an die Antriebswelle 2 abgegebenen Antriebsdrehmoments T_m und der Amplitude des an die Antriebswelle 2 abzugebenden Drehmoments (Drehmoment-Sollwert) in Dezibel ausgedrückt wird, ist die Winkelgeschwindigkeit ω, bei der der Wert des oben genannten, in Dezibel ausgedrückten Verhältnisses -3 dB wird, das Antwortband w. Das 2π-fache des Antwortbandes w entspricht der Grenzfrequenz, und die Grenzfrequenz entspricht dem Kehrwert einer Periode (im Folgenden als „Verzögerungsperiode“ bezeichnet) vom Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehl Tref gegeben wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem das Antriebsdrehmoment T_m auf die Antriebswelle 2 angewandt wird. In einem Frequenzband, das unter der Grenzfrequenz liegt, ist die Amplitude des Antriebsdrehmoments T_m im Wesentlichen gleich der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref. In einem Frequenzband, das über der Grenzfrequenz liegt, ist die Amplitude des Antriebsdrehmomentes T_m mit zunehmender Frequenz kleiner als die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref. Mit anderen Worten: Das Antwortband w entspricht der Winkelgeschwindigkeit ω, bei der die Amplitude des Antriebsdrehmoments T_m kleiner wird als die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref, und diese zwei Amplituden beginnen, voneinander abzuweichen, wenn die Winkelgeschwindigkeit w (nämlich die Frequenz) von einem Winkelgeschwindigkeitsbereich ansteigt, in dem das Motorsystem 5 dem Drehmomentbefehl Tref hinreichend folgt. Nach Abschluss der Identifizierung des Antwortbandes w gibt die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 das Antwortband w an die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 aus.
Die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 ist so ausgestaltet, dass sie die Kennlinien der Wellenkupplung 4 basierend auf der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 und der Frequenzantwort berechnet, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet.
Insbesondere, wie in 6 gezeigt, erfasst die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 als erstes die Frequenz, die dem Peak der Verstärkung G entspricht, basierend auf der Frequenzantwort, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet, und legt die erfasste Frequenz auf die Resonanzfrequenz fo fest. Ferner erfasst die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Verstärkung G bei der Resonanzfrequenz fo basierend auf der Frequenzantwort, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet, und legt die erfasste Verstärkung G auf die Verstärkung ^expGf0 (Verstärkung Gm) bei der Resonanzfrequenz fo fest.
Danach berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Torsionssteifigkeit K_c, indem sie die Resonanzfrequenz fo in der folgenden Gleichung (2) durch „f₀“ ersetzt.
$K_{c} = \frac{{(2 π ƒ_{0})}^{2} J_{1} J_{2}}{(J_{1} + J_{2})}$
Im Übrigen ist J₁ in der Gleichung (2) das Trägheitsmoment [Kgm²] auf der Seite des Antriebsmotors 11, und J₂ in der Gleichung (2) ist das Trägheitsmoment [Kgm²] auf der Seite der rotierenden Last 18. J₁ ist die Summe aus dem Trägheitsmoment J_m des Rotors des Antriebsmotors 11 und dem halben Trägheitsmoment J_c der auszuwertenden Wellenkupplung 4, und J₂ ist die Summe aus dem Trägheitsmoment J_L der Rotationslast 18 und dem halben Trägheitsmoment J_c der auszuwertenden Wellenkupplung 4. Das Trägheitsmoment J_c der auszuwertenden Wellenkupplung 4 wird vom Benutzer eingegeben, wenn die Kennlinien der Wellenkupplung 4 ausgewertet werden.
Die Gleichung (2) entspricht einer Gleichung, die man erhält, indem man die folgende Gleichung (3) bezüglich K_c löst, die die Resonanzfrequenz fo in einem Fall angibt, in dem der Antriebsmotor 11 und die über die Wellenkupplung 4 verbundene Rotationslast 18 als Schwingungsmodell eines in 7 dargestellten Zweifach-Trägheitssystems betrachtet werden.
$ƒ_{0} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{K_{c} (J_{1} + J_{2})}{J_{1} J_{2}}}$
Als Nächstes substituiert die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Verstärkung ^expG_f0 (Verstärkung Gm) bei der Resonanzfrequenz fo, die basierend auf der Frequenzantwort für die linke Seite (G) der Gleichung (1) ermittelt wurde, und konvertiert so die Verstärkung ^expG_f0 in den Geschwindigkeitsantwort-Parameter ^expM_f0.
Danach konvertiert die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 bei der Resonanzfrequenz fo in einen konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_f0 (konvertierter Wert) basierend auf der folgenden Gleichung (4) unter Verwendung der berechneten Torsionssteifigkeit K_c, dem Antwortband w und den Trägheitsmomenten J₁ und J₂. Der konvertierte Geschwindigkeitsantwortparameter M_f0 entspricht dem Geschwindigkeitsantwortparameter in einem Fall, in dem das Antwortband w bei der Resonanzfrequenz fo unendlich ist (in einem Fall, in dem die Verzögerungsperiode null ist), d.h. in einem Fall, in dem die Transferfunktion vom Drehmomentbefehl Tref zum Antriebsdrehmoment T_m eins ist.
$M_{ƒ 0} = \frac{^{e x p} M_{ƒ 0}}{M_{ƒ 0 w}}$
Übrigens ist M_fow in Gleichung (4) das Verhältnis der Amplitude des angenommenen Drehmoments zur Amplitude des Drehmomentbefehls Tref bei der Resonanzfrequenz fo. Das angenommene Drehmoment ist das Drehmoment, von dem angenommen wird, dass es auf die Antriebswelle 2 wirkt, in einem Fall, in dem das Motorsystem 5 als ein Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert wird. M_fow in Gleichung (4) wird mit Hilfe der folgenden Gleichung (5) berechnet.
$M_{ƒ 0 w} = \frac{w}{\sqrt{{(2 π ƒ_{0})}^{2} + w^{2}}} = \frac{w}{\sqrt{\frac{K_{c} (J_{1} + J_{2})}{J_{1} J_{2}} + w^{2}}}$
Übrigens kann M_fow nicht durch die Gleichung (4) berechnet werden und kann berechnet werden, indem das Motorsystem 5 als ein System höherer Ordnung betrachtet wird.
Als nächstes berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Viskositätskoeffizienten C_c auf der Grundlage der folgenden Gleichung (6) unter Verwendung der Torsionssteifigkeit K_c, dem konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_fo und den Trägheitsmomenten J₁ und J₂.
$c_{c} = \sqrt{\frac{K_{c} J_{2}^{4}}{K_{c} {(J_{1} + J_{2})}^{4} M_{ƒ 0}^{2} - J_{1} J_{2} (J_{1} + J_{2})}}$
Übrigens erhält man die Gleichung (6) durch Modellierung eines Zustands, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet, unter Verwendung eines Schwingungsmodells der 7, um den Zustand als das Blockdiagramm (8) auszudrücken, und die Transferfunktion G(s) von dem vom Antriebsmotor 11 erzeugten Antriebsdrehmoment T_m auf die Winkelgeschwindigkeit w berechnet.
$G (s) = \frac{J_{2} s^{2} + C_{c} s + K_{c}}{J_{1} J_{2} s^{3} + (J_{1} + J_{2}) C_{c} s^{2} + (J_{1} + J_{2}) K_{c} s}$
Ferner wird unter Verwendung der Gleichung (7) der Geschwindigkeitsantwortparameter M_f0 (^expM_f0) bei der Resonanzfrequenz fo durch die Gleichung (8) ausgedrückt.
$M_{ƒ 0} = \frac{\sqrt{\frac{{(J_{1} + J_{2})}^{4}}{J_{1}^{4}} K_{c}^{4} c_{c}^{2} + \frac{{(J_{1} + J_{2})}^{5}}{J_{1}^{3} J_{2}^{3}} K_{c}^{3} c_{c}^{4}}}{\frac{{(J_{1} + J_{2})}^{4}}{J_{1}^{2} J_{2}^{2}} K_{c}^{2} c_{c}^{2}}$
Die obige Gleichung (6) kann durch Lösen der Gleichung (8) in Bezug auf den Viskositätskoeffizienten C_c erhalten werden.
Der Geschwindigkeitsantwortparameter M_fo in der Gleichung (8) ist ein Geschwindigkeitsantwortparameter bei der Resonanzfrequenz fo der Transferfunktion G(s) von dem durch den Antriebsmotor 11 erzeugten Antriebsdrehmoment T_m auf die Winkelgeschwindigkeit ω. Übrigens wird, wie in den 1 und 8 gezeigt, die Frequenzantwort zum Zeitpunkt der Messung durch Ausgabe des Drehmomentbefehls Tref und Messung der Winkelgeschwindigkeit w erfasst. Dementsprechend ist es vorteilhaft, eine Verzögerung vom Zeitpunkt der Ausgabe des Drehmomentbefehls Tref bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des Antriebsdrehmoments T_m durch den Antriebsmotor 11 zu berücksichtigen, nämlich eine Verzögerung des Motorsystems 5.
Der Geschwindigkeitsreaktionsparameter M_f0all kann in einem Fall, in dem das Motorsystem 5 als ein Verzögerungssystem erster Ordnung approximiert wird, durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt werden.
$M_{ƒ 0 a l l} = \frac{w}{\sqrt{\frac{K_{c} (J_{1} + J_{2})}{J_{1} J_{2}} + w^{2}}} M_{ƒ 0} \equiv M_{ƒ 0 w} M_{ƒ 0}$
Übrigens wird M_fow durch Ableitung der Transferfunktion G*(s) berechnet, bis der Antriebsmotor 11 gemäß dem Drehmomentbefehl Tref angetrieben wird und das dem Drehmomentbefehl Tref entsprechende Antriebsdrehmoment T_m erzeugt. In einem Fall, in dem das Motorsystem 5 als ein Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert wird, ist die Transferfunktion G*(s) durch die folgende Gleichung (10) gegeben. Wie in Gleichung (10) gezeigt, beinhaltet die Transferfunktion G*(s) das Antwortband w als Parameter.
$G * (s) = \frac{s}{s + w}$
In einem Fall, in dem das Motorsystem 5 als ein Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert werden kann, wird der gemessene Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 gleich M_f0all (die folgende Gleichung (11)).
$^{e x p} M_{ƒ 0} = M_{f 0 a l l}$
In einem Fall, in dem das Motorsystem 5 als ein Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert werden kann, ist es durch Ersetzen der Gleichung (9) durch die Gleichung (11) möglich, den gemessenen Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 in den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 in einem Fall zu konvertieren, in dem das Antwortband w unendlich ist (in einem Fall, in dem die Verzögerungsperiode Null ist), d.h. in einem Fall, in dem die Transferfunktion vom Drehmomentbefehl Tref zum Antriebsdrehmoment T_m eins ist. Wie aus den Gleichungen (9) und (11) ersichtlich ist, entspricht die Gleichung (4) einer Umrechnungsgleichung davon.
Nach Abschluss der Berechnung des Viskositätskoeffizienten C_c veranlasst die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Ausgabevorrichtung 28 zur Anzeige der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten C_c.
Wenn der Benutzer eine vorgegebene Eingabe an der Ein-/Ausgabevorrichtung 8 vornimmt, um die Torsionssteifigkeit K_c und den Viskositätskoeffizienten C_c der Wellenkupplung 4 zu erfassen, führt der Prozessor 21 der Analysevorrichtung 7 ein Auswerteprogramm aus, um ein Auswerteverfahren der Wellenkupplung 4 auszuführen, und führt somit einen Auswerteprozess aus, der in dem Flussdiagramm der 9 dargestellt ist. Im Folgenden werden die Details des Auswerteprozesses unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Im Übrigen wird davon ausgegangen, dass die Wellenkupplung 4 zu Beginn des Auswerteprozesses von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 abgekoppelt ist.
Wenn der Auswerteprozess gestartet wird, nimmt die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 als erstes die Frequenzantwort (ST1) auf. Das heißt, der Antriebsmotor 11 wird angetrieben und die Frequenzantwort wird in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 von der Antriebswelle 2 und der angetriebenen Welle 3 getrennt ist. Danach erfasst die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 die Kennlinie des Motorsystems 5 unter Verwendung der Frequenzantwort, die in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 abgekoppelt ist (ST2). Genauer gesagt, die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 erfasst das Antwortband w, das ein Parameter ist, der in der Transferfunktion G*(s) enthalten ist, basierend auf der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung 4 abgekoppelt ist.
Nach Abschluss der Erfassung des Antwortbandes w bewirkt der Prozessor 21, dass die Ausgabevorrichtung 28 einen Bildschirm anzeigt, der dazu auffordert, dass die Wellenkupplung 4 mit der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 verbunden wird, und bewirkt, dass die Eingabevorrichtung 27 die Eingabe des auszuwertenden Trägheitsmoments J_c der Wellenkupplung 4 erhält (ST3). Danach ermittelt der Prozessor 21, ob der Benutzer das Trägheitsmoment J_c der Wellenkupplung 4 in die Eingabevorrichtung 27 eingibt (ST4). Falls eine Eingabe durch den Benutzer vorliegt, erfasst die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 die Frequenzantwort (ST5). Das heißt, die Frequenzantwort wird in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist. Falls es keine Eingabe durch den Benutzer gibt, wartet die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32, bis der Benutzer an der Eingabevorrichtung 27 eine Eingabe vornimmt, die anzeigt, dass das Verbinden der Wellenkupplung 4 abgeschlossen ist.
Wenn die Frequenzantwort in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist, erfasst die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Resonanzfrequenz fo der Wellenkupplung 4 und die Verstärkung G_f0 (Verstärkung ^expG_f0) bei der Resonanzfrequenz fo basierend auf der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist (ST6).
Als nächstes berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 aus der Resonanzfrequenz fo basierend auf der Gleichung (1) (ST7). Danach berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 basierend auf der Gleichung (3) unter Verwendung der Verstärkung ^expG_f0 bei der Resonanzfrequenz fo (ST8). Ferner konvertiert die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den berechneten Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 in den ihm entsprechenden konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_fo, unter Verwendung des Antwortbandes w (ST9). Danach berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Viskositätskoeffizienten C_c der Wellenkupplung 4 aus der Torsionssteifigkeit K_c und dem konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_f0 basierend auf der Gleichung (5). Nach Abschluss der Berechnung des Viskositätskoeffizienten C_c der Wellenkupplung 4 bewirkt die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34, dass die Ausgabevorrichtung 28 die berechnete Torsionssteifigkeit K_c und den berechneten Viskositätskoeffizienten C_c anzeigt (ST10).
Nach Abschluss der Anzeige der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten C_c beendet der Prozessor 21 den Auswerteprozess.
Als nächstes wird der Betrieb der Kennlinienauswertevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform für ein Beispiel beschrieben, bei dem eine vorgegebene Wellenkupplung A ausgewertet wird. Wenn der Benutzer den Auswerteprozess startet, wird die Frequenzantwort zunächst in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 (ST1) abgekoppelt ist. In 4 ist die zu diesem Zeitpunkt erfasste (gemessene) Frequenzantwort durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Danach berechnet die Motorsystemantwort-Erfassungseinheit 33 das Antwortband w, durch Anpassen der Transferfunktion, die dem Blockdiagramm entspricht, das einem Zustand entspricht, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist, mit der erfassten Frequenzantwort durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate, wodurch die Transferfunktion G*(s) erfasst wird (ST2). Wenn die Transferfunktion, die der auf der Grundlage des in 5 gezeigten Blockdiagramms berechneten Frequenzantwort entspricht, an die in 4 gezeigte Frequenzantwort angepasst wird, wird das Antwortband w bei 1200 rad/s berechnet. (bis zu 191 Hz bei der Grenzfrequenz). In 4 ist die Frequenzantwort, die mit Hilfe des berechneten Frequenzbereichs w berechnet wurde, durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Wie die gestrichelte Linie in 4 zeigt, kann die Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung 4 getrennt ist, durch das theoretisch berechnete Antwortband w reproduziert werden. Daher wird davon ausgegangen, dass das Motorsystem 5 hinreichend als Verzögerungssystem erster Ordnung approximiert und das Antwortband w genau berechnet wird. Ferner wird in 4 bestätigt, dass die gemessene Verstärkung G in der Nähe der Grenzfrequenz (_W/2π), die dem Antwortband w entspricht, leicht gebogen ist.
Danach zeigt die Ausgabevorrichtung 28 einen Bildschirm an, der zum Verbinden der Wellenkupplung 4 auffordert, und empfängt eine Eingabe des Trägheitsmoments J_c der Wellenkupplung 4 (ST3). Wenn der Benutzer die auszuwertende Wellenkupplung 4 verbindet und das Trägheitsmoment J_c der Wellenkupplung 4 (ST4) eingibt, wird die Frequenzantwort in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet (ST5). 10A zeigt ein Messergebnis der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung A die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet.
Als nächstes wertet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Resonanzfrequenz fo und die Verstärkung ^expG_f0 bei der Resonanzfrequenz fo von der Frequenzantwort aus, die in einem Zustand erfasst wurde, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet (ST6). Danach wertet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 unter Verwendung der Resonanzfrequenz fo aus (ST7) und berechnet den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 aus der Verstärkung ^expG_f0 bei der Resonanzfrequenz fo (ST8). Ferner konvertiert die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 in den konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_f0 unter Verwendung des Antwortbandes w (ST9), und berechnet dann den Viskositätskoeffizienten C_c (ST10).
Für die Wellenkupplung A wird die Torsionssteifigkeit K_c mit 5026 Nm/rad und der Viskositätskoeffizient C_c mit 0,0142 Nm/(rad/s) basierend auf der in 10A dargestellten Frequenzantwort berechnet. Wenn die Berechnung abgeschlossen ist und die Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient C_c angezeigt werden, ist der Auswertungsprozess abgeschlossen.
10B zeigt ein Messergebnis der Frequenzantwort zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kennlinien der Wellenkupplung B, die von der Wellenkupplung A verschieden ist, auf die gleiche Weise ausgewertet werden. Für die Wellenkupplung B wird die Torsionssteifigkeit K_c mit 5026 Nm/rad und der Viskositätskoeffizient C_c mit 0,0142 Nm/(rad/s) auf der Grundlage der in 10B dargestellten Frequenzantwort berechnet.
Das Antwortband w wird bei der Auswertung nicht durch die Rotationslast oder die Wellenkupplung 4 beeinflusst. Dementsprechend kann, wenn die Kennlinien der Wellenkupplung B nach dem Auswerten der Kennlinien der Wellenkupplung A ausgewertet werden, der Auswertevorgang von Schritt ST3 an begonnen werden. Auf diese Weise kann der Wert des Antwortbandes w, der bei der Prüfung einer Wellenkupplung 4 einmal ermittelt wurde, wie er ist, bei der Prüfung einer anderen Wellenkupplung 4 verwendet werden.
In 10A ist die Frequenzantwort, die unter Verwendung der berechneten Torsionssteifigkeit K_c berechnet wurde, durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In 10B ist die Frequenzantwort, die unter Verwendung des berechneten Viskositätskoeffizienten C_c berechnet wurde, durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Wie in den 10A und 10B gezeigt, stimmt die unter Verwendung der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten C_c berechnete Frequenzantwort hinreichend mit der durch die Messung erfassten Frequenzantwort überein (in Schritt ST1 erfasste Frequenzantwort).
Als nächstes wird der Effekt der Kennlinienauswertevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Im Allgemeinen weist das Motorsystem 5 eine vorgegebene Antwortkennlinie auf. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem der Drehmomentbefehl Tref in dieses eingegeben wird, das zum Drehmomentbefehl Tref passende Antriebsdrehmoment T_m nicht sofort auf die Antriebswelle 2 aufgebracht. Beispielsweise gibt es eine vorgeschriebene Verzögerung von dem Zeitpunkt, an dem der Drehmomentbefehl Tref eingegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Antriebsdrehmoment T_m erzeugt wird, und es dauert eine vorgeschriebene Zeitspanne (nämlich die Verzögerungszeit), bis zu dem Zeitpunkt, an dem das an die Antriebswelle 2 angelegte Antriebsdrehmoment T_m dem Drehmomentbefehl Tref entspricht. In einem solchen Fall ist das an die Antriebswelle 2 angelegte Antriebsdrehmoment T_m kleiner als das Drehmoment (nämlich das Drehmoment in einem Fall, in dem angenommen wird, dass die Transferfunktion vom Drehmomentbefehl Tref zum Antriebsdrehmoment T_m eins ist), das dem Drehmomentbefehl Tref entspricht, insbesondere bei der Frequenz, die gleich oder höher ist als die Grenzfrequenz. Das heißt, insbesondere in dem Frequenzband, das höher als die Grenzfrequenz ist, wird die Verstärkung, die auf der Grundlage der Messung unter Verwendung des Motorsystems 5 gewonnen wird, kleiner als die Verstärkung, die auf der Grundlage eines Modells ohne Berücksichtigung der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 angenommen wird, nämlich eines Modells, in dem die Transferfunktion von dem Drehmomentbefehl Tref zu dem Antriebsdrehmoment T_m eins ist und das Antriebsdrehmoment T_m, das dem Drehmomentbefehl Tref entspricht, wird unmittelbar erzeugt, nachdem der Drehmomentbefehl Tref eingegeben wird. Dementsprechend kann der berechnete physikalische Parameter von dem ursprünglichen Wert (d. h. einem tatsächlichen Wert) des physikalischen Parameters der Wellenkupplung 4 abweichen, wenn der physikalische Parameter unter Verwendung eines Modells ohne Berücksichtigung der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 basierend auf der Frequenzantwort berechnet wird, die in einem Zustand gemessen wird, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist. Insbesondere wird, wie in den 10A und 10B gezeigt, in einem Fall, in dem die Resonanzfrequenz fo größer ist als das Antwortband w (191 Hz), angenommen, dass die Abweichung des berechneten physikalischen Parameters vom tatsächlichen Wert zunimmt, wenn der physikalische Parameter unter Verwendung eines Modells unter Vernachlässigung der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 berechnet wird.
Um den Einfluss der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 auf die Auswertung des physikalischen Parameters zu berücksichtigen, wurden die Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient C_c unter Vernachlässigung der Antwortkennlinie des Motorsystems 5 in Bezug auf die Frequenzantwort (siehe 10A) berechnet, die in einem Zustand erfasst wurde, in dem die Wellenkupplung A verbunden ist. Genauer gesagt wird der gemessene Antwortgeschwindigkeitsparameter ^expM_f0 als M_f0 betrachtet und in die Gleichung (5) eingesetzt, wodurch die Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient C_c ermittelt wurden. Die ermittelte Torsionssteifigkeit K_c und der ermittelte Viskositätskoeffizient C_c betragen 5026 Nm/rad bzw. 0,0380 Nm/(rad/s).
In 11 ist die ermittelte (gemessene) Frequenzantwort, die in einem Zustand in dem die Wellenkupplung A verbunden ist, durch eine durchgezogene Linie dargestellt und die Frequenzantwort, die unter Verwendung der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten C_c, der unter Vernachlässigung der Kennlinie des Motorsystems 5 ermittelt wurde, berechnet wurde, durch eine zweigepunktete Kettenlinie dargestellt. In 11 sind die gemessene Frequenzantwort (durchgezogene Linie) und die berechnete Frequenzantwort (gestrichelte Linie) im Vergleich zu 10A voneinander abweichend. Das heißt, wie in 10A gezeigt, es wird bestätigt, dass die Kennlinienauswertungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gemessene Frequenzantwort durch Berechnung (Simulation) genau wiedergeben kann, und somit der ermittelte physikalische Parameter der Wellenkupplung 4 nahe am tatsächlichen Wert liegt. Das heißt, unter Verwendung der Kennlinienauswerteeinrichtung 1 ist es möglich, die Kennlinien der Wellenkupplung 4 unter Berücksichtigung der Antwortkennlinie zu berechnen, bis der Antriebsmotor 11 das Antriebsdrehmoment T_m erzeugt, nachdem der Drehmomentbefehl Tref an den Motor gegeben wurde, und somit die Kennlinien der Wellenkupplung 4 besser auszuwerten.
Auf diese Weise ist es möglich, unter Verwendung der Kennlinienauswertevorrichtung 1 (dem Kennlinienauswerteverfahren) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Torsionssteifigkeit K_c und den Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 zu erfassen und die Kennlinien der Wellenkupplung 4 zu testen. Weiterhin ist es möglich, durch Veränderung des Eingangsdrehmomentbefehls Tref und Auswerten von Kennlinien der Wellenkupplung 4 bei gleichzeitigem Verändern der Amplitude des vom Antriebsmotor 11 abgegebenen Drehmoments, klarzustellen, wie sich die Kennlinien der Wellenkupplung 4 in Abhängigkeit von ihrem Einsatzzustand verändern. Ferner können die Kennlinien der mechanischen Vorrichtung, in der die Wellenkupplung 4 eingebaut ist, genauer simuliert werden, indem die von der Kennlinienauswertevorrichtung 1 erfasste Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient c_c der Wellenkupplung 4 verwendet werden.
Ferner kann der Wert des Antwortbandes w, der einmal für eine Wellenkupplung 4 ermittelt wurde, auch für die Prüfung einer anderen Wellenkupplung 4 verwendet werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, jedes Mal, wenn die Wellenkupplung 4 ersetzt wird, das Antwortband w zu erfassen, so dass die Kennlinien von mehreren Wellenkupplungen 4 schneller ausgewertet werden können.
«Die zweite Ausführungsform»
Eine Kennlinienauswertevorrichtung 101 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ausgestaltet, um die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und die Abhängigkeit des Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref zu erfassen. Der Prozessor 21 der Kennlinienauswertevorrichtung 101 gemäß der zweiten Ausführungsform ist so ausgestaltet, dass er das von der ersten Ausführungsform abweichende Auswerteprogramm und den von der ersten Ausführungsform abweichenden Auswerteprozess ausführt, um die oben genannte Abhängigkeit von der Amplitude zu erfassen. Im Folgenden werden die Details des Auswerteprozesses unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Im Übrigen wird, wie bei der ersten Ausführungsform, davon ausgegangen, dass die Wellenkupplung 4 zu Beginn des Auswerteverfahrens von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 getrennt ist.
Wenn der Auswerteprozess startet, bewirkt der Prozessor 21 die Ein-/Ausgabevorrichtung 8, eine Eingabe mehrerer Drehmomentamplituden zu empfangen, um einen Ausgabebefehl an den Servotreiber 13 (ST11) zu geben. Zu diesem Zeitpunkt kann der Prozessor 21 in einem Fall, in dem die oberen und unteren Grenzen der Amplituden und der Wert der einzustellenden Amplitude in die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 eingegeben werden, die Eingabe der mehreren Amplituden des Drehmoments empfangen, um den Ausgabebefehl zu geben, indem das Intervall zwischen den oberen und unteren Grenzen auf der Grundlage des Wertes der Amplitude geteilt wird.
Nach Abschluss des Erfassens des Antwortbandes w bewirkt der Prozessor 21, dass die Ausgabevorrichtung 28 einen Bildschirm anzeigt, der dazu auffordert, die Wellenkupplung 4 mit der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 zu verbinden, und bewirkt, dass die Eingabevorrichtung 27 die Eingabe des auszuwertenden Trägheitsmoments J_c der Wellenkupplung 4 empfängt (ST14). Danach ermittelt der Prozessor 21, ob der Benutzer das Trägheitsmoment J_c der Wellenkupplung 4 in die Eingabevorrichtung 27 eingibt (ST15).
In einem Fall, in dem eine Eingabe des Trägheitsmoments J_c vorliegt, gibt die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32 den Drehmomentbefehl Tref aus, um das Drehmoment auszugeben, das bei jeder Eingabeamplitude schwingt, während es die Frequenz ändert, und erfasst die Frequenzantwort bei jeder Amplitude (ST16). Das heißt, die Frequenzantwort bei jeder Amplitude wird in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist. In einem Fall, in dem es keine Eingabe gibt, wartet die Frequenzantwort-Erfassungseinheit 32, bis der Benutzer, an der Eingabevorrichtung 27, eine Eingabe vornimmt, die anzeigt, dass das Verbinden der Wellenkupplung 4 abgeschlossen ist.
Wenn die Frequenzantwort bei jeder Eingangsamplitude in einem Zustand erfasst wird, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist, wertet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Resonanzfrequenz fo der Wellenkupplung 4 und die Verstärkung G_f0 (Verstärkung ^expG_f0) bei der Resonanzfrequenz fo bei jeder Amplitude auf der Grundlage der Frequenzantwort bei jeder Amplitude in einem Zustand aus, in dem die Wellenkupplung 4 verbunden ist (ST17).
Als nächstes berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 die Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 bei jeder Amplitude unter Verwendung der Resonanzfrequenz fo bei jeder Amplitude und der Gleichung (1) (ST18). Danach wertet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 bei jeder Amplitude basierend auf der Gleichung (3) aus, indem sie die Verstärkung ^expG_f0 bei der Resonanzfrequenz fo verwendet (ST19).
Ferner konvertiert die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den bei jeder Amplitude berechneten Geschwindigkeitsantwortparameter ^expM_f0 in den konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_fo bei jeder Amplitude unter Verwendung des Antwortbandes w (ST20). Danach berechnet die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 den Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 bei jeder Amplitude basierend auf der Gleichung (5), indem sie die Torsionssteifigkeit K_c und den konvertierten Geschwindigkeitsantwortparameter M_fo bei jeder Amplitude verwendet (ST21). Nach dem Beenden des Berechnens des Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 bewirkt die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34, dass die Ausgabevorrichtung 28 eine Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und der Torsionssteifigkeit K_c und eine Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls T_ref und dem Viskositätskoeffizienten c_c anzeigt (ST22). Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in den 14A und 14B gezeigt, die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 bewirken, dass die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten c_c von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref unter Verwendung von Graphen anzeigt.
Wenn das Anzeigen der Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten c_c von der Amplitude abgeschlossen ist, beendet der Prozessor 21 den Auswerteprozess.
Als nächstes wird der Effekt der so ausgestalteten Kennlinie-Auswerteeinrichtung 101 beschrieben. Der Prozessor 21 der Kennlinienauswertungsvorrichtung 101 der Wellenkupplung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt den Drehmomentbefehl Tref an den Servotreiber 13 (Motorsteuervorrichtung) aus, um das Antriebsdrehmoment T_m mit mehreren Amplituden in einem Zustand auszugeben, in dem die Wellenkupplung 4 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 verbindet, und berechnet die Frequenzantwort, die jeder Amplitude entsprechen. Der Prozessor 21 berechnet die Kennlinien der Wellenkupplung 4, die jeder Amplitude entsprechen, auf der Grundlage der Kennlinie des Motorsystems 5 und der berechneten Frequenzantwort. Insbesondere berechnet der Prozessor 21 die Torsionssteifigkeit K_c und den Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 bezüglich der Frequenzantwort, die jeder erfassten Amplitude entspricht, und gibt die Beziehung zwischen der Amplitude und der Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 und die Beziehung zwischen der Amplitude und dem Viskositätskoeffizienten c_c der Wellenkupplung 4 unter Verwendung von Graphen aus.
13A zeigt die Frequenzantwort der Verstärkung der Wellenkupplung A in einem Fall, in dem die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf 1,0 Nm eingestellt ist, und 13B zeigt die Frequenzantwort der Verstärkung der Wellenkupplung A in einem Fall, in dem die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf 3,0 Nm eingestellt ist. In den 13A und 13B gibt es einen leichten Unterschied im Messergebnis der Frequenzantwort in Abhängigkeit von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref. Genauer gesagt, wie durch die Dreiecke in den 13A und 13B gezeigt, wird die Verstärkung bei der Resonanzfrequenz fo in der Nähe von 800 Hz kleiner, wenn die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf 3,0 Nm eingestellt ist. Es ist möglich, die Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und der Torsionssteifigkeit K_c und die Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und dem Viskositätskoeffizienten c_c auszuwerten, indem die Frequenzantwort gemessen wird, während die Einstellung der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref geändert wird, und die Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient c_c der Wellenkupplung A bei jeder Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf der Grundlage dessen Messergebnisse ermittelt werden.
Die 14A und 14B zeigen Graphen in einem Fall, in dem die Frequenzantwort der Verstärkung der Wellenkupplung A gemessen wird, während die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf zehn Arten geändert wird und die Torsionssteifigkeit K_c und der Viskositätskoeffizient c_c der Wellenkupplung A bei jeder Amplitude des Drehmoments auf der Grundlage der Frequenzantwort ermittelt werden. In 14A wird die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf die horizontale Achse und die Torsionssteifigkeit K_c auf die vertikale Achse gesetzt. In 14B wird die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auf die horizontale Achse und der Viskositätskoeffizient c_c auf die vertikale Achse gesetzt. In den 14A und 14B wird dieselbe Messung fünfmal mit jeder durch den Drehmomentbefehl Tref festgelegten Amplitude durchgeführt, so dass akkurate Werte erfasst werden können. Die durchgezogenen Linien in den 14A und 14B sind Näherungskurven, die die Tendenz der Veränderung zeigen.
Wie in den 14A und 14B gezeigt, hat die Wellenkupplung A die Tendenz, dass die Torsionssteifigkeit K_c abnimmt und der Viskositätskoeffizient c_c zunimmt, wenn die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref steigt. Auf diese Weise ist es möglich, durch Verstehen der Tendenz der Veränderung in Abhängigkeit von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref, die Abhängigkeit der Kennlinien der Wellenkupplung 4 vom Eingang richtig auszuwerten und somit ist es möglich die Schwingungskennlinie unter verschiedenen Fahrbedingungen vorauszusagen und ein geeignetes Steuerungssystem zu entwerfen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c der Wellenkupplung 4 von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und die Abhängigkeit des Viskositätskoeffizienten c_c von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref auszugeben. Damit ist es möglich, die Abhängigkeit der Wellenkupplung 4 von der Eingabe richtig auszuwerten. Weiterhin ist es möglich, die Abhängigkeit der Kennlinie der Wellenkupplung 4 von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref als Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten c_c von der Amplitude auszuwerten, so dass die Ausgabeinhalte für den Benutzer leicht verständlich sind und die Kennlinienauswertevorrichtung 101 der Wellenkupplung 4 komfortabler gestaltet werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand bestimmter Ausführungsformen beschrieben, aber diese Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Nicht alle Komponenten des Auswerteverfahrens und des Auswerteprogramms sind unverzichtbar und können im Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend ausgewählt werden.
In der zweiten Ausführungsform ist die horizontale Achse des Graphen auf die Amplitude des Drehmomentbefehls Tref eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die horizontale Achse des Graphen kann auf mindestens eine der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref, eine Amplitude des Antriebsdrehmoments T_m bei der Resonanzfrequenz fo, eine Amplitude des Drehwinkels der Motorwelle (Antriebswelle 2) bei der Resonanzfrequenz fo und eine Amplitude der Winkelgeschwindigkeit w der Motorwelle (Antriebswelle 2) bei der Resonanzfrequenz fo eingestellt werden.
Wenn die Amplitude des Drehwinkels der Motorwelle (Antriebswelle 2) bei der Resonanzfrequenz fo oder die Amplitude der Winkelgeschwindigkeit ω der Motorwelle (Antriebswelle 2) bei der Resonanzfrequenz fo auf die horizontale Achse eingestellt wird, kann die Resonanzfrequenz fo im Voraus durch die Messung, Designs oder dergleichen in Bezug auf die zu messende Wellenkupplung 4 erfasst werden oder auf der Grundlage der in Bezug auf den vorgegebenen Drehmomentbefehl Tref erfassten Frequenzantwort erfasst werden. Alternativ kann die Resonanzfrequenz fo durch Verwendung der Frequenzantwort, die in Bezug auf jeden Drehmomentbefehl Tref erfasst wird, erfasst werden, und die Amplitude des Drehwinkels oder die Amplitude der Winkelgeschwindigkeit ω, die der oben genannten Resonanzfrequenz fo entspricht, kann auf die horizontale Achse gelegt werden.
Die Frequenzantwort bei jeder Amplitude des Drehmomentbefehls Tref kann mehrfach oder nur einmal gemessen werden. In einem Fall in dem die Frequenz mehrfach gemessen wird, kann auch die Wiederholbarkeit der Ergebnisse ausgewertet werden.
In der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wird in Schritt ST12 die Frequenzantwort bei jeder Amplitude des Eingangsdrehmomentbefehls Tref in einem Zustand erfasst, in dem die Wellenkupplung 4 von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 getrennt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Insbesondere in einem Fall, in dem die Änderung der Frequenzantwort in Abhängigkeit von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung 4 von der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 getrennt ist, klein ist, kann die Frequenzantwort bei jeder Amplitude des Eingangsdrehmomentbefehls Tref durch die Frequenzantwort ersetzt werden, die bei einer vorgeschriebenen Amplitude erfasst wird, und somit kann das Verfahren nach Schritt ST12 ausgeführt werden.
In der zweiten Ausführungsform bewirkt die Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34, dass die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 die Abhängigkeit der Torsionssteifigkeit K_c und des Viskositätskoeffizienten c_c von der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref durch Graphen anzeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit 34 kann bewirken, dass die Ein-/Ausgabevorrichtung 8 die Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und der Torsionssteifigkeit K_c oder die Beziehung zwischen der Amplitude des Drehmomentbefehls Tref und dem Viskositätskoeffizienten c_c unter Verwendung einer Tabelle, einer Funktion oder dergleichen anzeigt.
Bezugszeichenliste

1: Kennlinienauswertevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
2: Antriebswelle
3: Abtriebswelle
4: Wellenkupplung
5: Motorsystem
6: Abtriebsvorrichtung
7: Analysevorrichtung
8: Ein-/Ausgabevorrichtung
11: Antriebsmotor
12: Elektrostromsensor
13: Servotreiber (Motorsteuervorrichtung)
14: Drehwinkelsensor
15: Differenzierer
16: Servosystem
18: Rotationslast
21: Prozessor
22: Speicher
23: RAM
24: ROM
25: Speichervorrichtung
26: Ein-/Ausgangsanschluss
27: Eingabevorrichtung
28: Ausgabevorrichtung
31: Speichereinheit
32: Frequenzantwort-Erfassungseinheit
33: Motorsystemantwort-Erfassungseinheit
34: Wellenkupplungskennlinien-Auswerteeinheit
101: Kennlinienauswertevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
G*(s): Transferfunktion
Kc: Torsionssteifigkeit
Mfo: konvertierter Geschwindigkeitsantwortparameter (konvertierter Wert)
Tm: Antriebsdrehmoment
cc: Viskositätskoeffizient
fo: Resonanzfrequenz
w: Antwortband
w: Winkelgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H3282717 A [0004]

Claims

Kennlinienauswertevorrichtung einer Wellenkupplung zum Auswerten einer Kennlinie der Wellenkupplung, die ausgestaltet ist zum Verbinden einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, um Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, wobei die Kennlinienauswertevorrichtung umfasst: ein Motorsystem, das einen Antriebsmotor ausgestaltet zum Anlegen von Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle, einen Drehwinkelsensor ausgestaltet zum Erfassen eines Drehwinkels der Antriebswelle und eine Motorsteuervorrichtung ausgestaltet zum Steuern des Antriebsmotors basierend auf einem gegebenen Drehmomentbefehl beinhaltet, um zu bewirken, dass der Antriebsmotor Drehmoment ausgibt, das dem Drehmomentbefehl entspricht; eine Rotationslast, die mit der Abtriebswelle verbunden ist; und ein Prozessor, der eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit einem vorgeschriebenen Wert auszugeben, und eingerichtet ist zum Berechnen einer Frequenzantwort einer Verstärkung einer Amplitude einer Winkelgeschwindigkeit des Drehwinkels gegen eine Amplitude des Drehmoments, das dem Drehmomentbefehl entspricht, basierend auf dem von dem Drehwinkelsensor erfassten Drehwinkel, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung basierend auf einer Antwortkennlinie des Motorsystems und der Frequenzantwort, die in einem Zustand berechnet werden, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Verwenden, als die Antwortkennlinie des Motorsystems, einer Transferfunktion bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird und das dem Drehmomentbefehl entsprechende Drehmoment erzeugt, Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist, Erfassen einer Resonanzfrequenz der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort, Berechnen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung unter Verwendung der Resonanzfrequenz, und Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Transferfunktion, der Torsionssteifigkeit und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Konvertieren, unter Verwendung der Transferfunktion, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einen konvertierten Wert, der der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einem Fall entspricht, in dem die Transferfunktion eins ist, und Berechnen des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit und des konvertierten Werts.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Erfassen der Antwortkennline des Motorsystems basierend auf der Frequenzantwort zu einem Zeitpunkt zu dem der Antriebsmotor angetrieben wird in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung nicht mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle verbunden ist.
Kennlinienauswerteverfahren einer Wellenkupplung zum Auswerten einer Kennlinie der Wellenkupplung unter Verwendung einer Kennlinienauswertevorrichtung, wobei die Wellenkupplung ausgestaltet ist zum Verbinden einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, um Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, die Kennlinienauswertevorrichtung umfasst: ein Motorsystem, das einen Antriebsmotor ausgestaltet zum Anlegen von Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle, einen Drehwinkelsensor ausgestaltet zum Erfassen eines Drehwinkels der Antriebswelle und eine Motorsteuervorrichtung ausgestaltet zum Steuern des Antriebsmotors basierend auf einem gegebenen Drehmomentbefehl beinhaltet, um zu bewirken, dass der Antriebsmotor Drehmoment ausgibt, das dem Drehmomentbefehl entspricht; eine Rotationslast, die mit der Abtriebswelle verbunden ist; und ein Prozessor, der eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit einem vorgeschriebenen Wert auszugeben, und eingerichtet ist zum Berechnen einer Frequenzantwort einer Verstärkung einer Amplitude einer Winkelgeschwindigkeit des Drehwinkels gegen eine Amplitude des Drehmoments, das dem Drehmomentbefehl entspricht, basierend auf dem von dem Drehwinkelsensor erfassten Drehwinkel, das Kennlinienauswerteverfahren umfasst: Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet; und Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung basierend auf der erfassten Frequenzantwort und einer Antwortkennlinie des Motorsystems.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß Anspruch 5 umfassend: Erfassen der Frequenzantwort in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist; Erfassen einer Resonanzfrequenz der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort; Berechnen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung unter Verwendung der Resonanzfrequenz; und Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz und einer Transferfunktion, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird, als die Antwortkennlinie des Motorsystems und das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl erzeugt.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß Anspruch 6, wobei in dem Schritt des Berechnens des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung, Konvertieren unter Verwendung der Transferfunktion, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz in einem konvertierten Wert, der der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz, in einem Fall in dem die Transferfunktion eins ist, entspricht und Berechnen des Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung unter Verwendung der Torsionssteifigkeit und des konvertierten Werts.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, umfassend das Erfassen der Antwortkennlinie des Motorsystems basierend auf der Frequenzantwort zu einem Zeitpunkt zu dem der Antriebsmotor in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Wellenkupplung nicht mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle verbunden ist.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden in einem Zustand auszugeben, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet, Berechnen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, Berechnen der Kennlinie der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, basierend auf der Antwortkennlinie des Motorsystems und der berechneten Frequenzantwort, und Ausgeben einer Beziehung zwischen der Kennlinie der Wellenkupplung und wenigstens einem von einer Amplitude des Drehmomentbefehls, einer Amplitude des Antriebsdrehmoments bei einer Resonanzfrequenz der Wellenkupplung, einer Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und einer Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Erfassen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung für eine berechnete Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und Ausgeben einer Beziehung zwischen der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Kennlinienauswertevorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Prozessor eingerichtet ist zum Ausgeben des Drehmomentbefehls an die Motorsteuervorrichtung, um das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden auszugeben, Erfassen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung für die erfasste Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und Ausgeben einer Beziehung zwischen dem Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß Anspruch 5 umfassend: Bewirken, dass das Motorsystem das Antriebsdrehmoment mit mehreren Amplituden in einem Zustand ausgibt, in dem die Wellenkupplung die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet, Erfassen der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, und Berechnen der Kennlinien der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, basierend auf der erfassten Frequenzantwort und der Antwortkennlinie des Motorsystems.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß Anspruch 12 umfassend: Erfassen der Frequenzantwort, die mehreren Amplituden entspricht, in einem Zustand, in dem die Wellenkupplung verbunden ist, Erfassen einer Frequenzantwort der Wellenkupplung und der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz basierend auf der Frequenzantwort, die jeder Amplitude entspricht, Berechnen einer Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung, die jeder Amplitude entspricht, unter Verwendung der Resonanzfrequenz, und Ausgeben einer Beziehung zwischen der Torsionssteifigkeit der Wellenkupplung und wenigstens einem von einer Amplitude des Drehmomentbefehls, eine Amplitude des Antriebsdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, einer Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und einer Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.
Kennlinienauswerteverfahren gemäß Anspruch 13 umfassend: Berechnen eines Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung bei jeder Amplitude unter Verwendung der Torsionssteifigkeit, der Verstärkung bei der Resonanzfrequenz und einer Transferfunktion, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Antriebsmotor gemäß dem Drehmomentbefehl angetrieben wird, als die Antwortkennlinie des Motorsystems und das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl erzeugt; und Ausgeben einer Beziehung zwischen dem Viskositätskoeffizienten der Wellenkupplung und wenigstens einem von der Amplitude des Drehmomentbefehls, der Amplitude des Antriebdrehmoments bei der Resonanzfrequenz, der Amplitude des Drehwinkels bei der Resonanzfrequenz und der Amplitude der Winkelgeschwindigkeit bei der Resonanzfrequenz.