JP2003307554A - 被試験体の負荷試験装置 - Google Patents

被試験体の負荷試験装置

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JP2003307554A
JP2003307554A JP2002113806A JP2002113806A JP2003307554A JP 2003307554 A JP2003307554 A JP 2003307554A JP 2002113806 A JP2002113806 A JP 2002113806A JP 2002113806 A JP2002113806 A JP 2002113806A JP 2003307554 A JP2003307554 A JP 2003307554A
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inertia
screw shaft
rotation
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under test
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JP2002113806A
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Toshiaki Shiotani
敏昭 塩谷
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Mitsuba Corp
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Mitsuba Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボモータのイナーシャの変動に対する応
答性を評価する。 【解決手段】 回転自在に設けられるとともに、イナー
シャモーメントの大きさを可変可能なイナーシャ可変機
構2と、イナーシャ可変機構2を回転させる回転機構1
2とを備える。イナーシャ可変機構2は、回転自在に設
けられるケーシング3と、ケーシング3内に回転自在に
設けられるネジ軸4と、ネジ軸4を回転駆動させるイナ
ーシャ可変モータ5と、ネジ軸4の回転に追従して回転
半径を可変させるアーム6と、アーム6に取り付けられ
る重り7とを備える。回転機構12は、前記モータ5に
電流を供給するスリップリング14を備える。回転機構
12に被試験体20を連結し、被試験体20を回転させ
ると、イナーシャ可変機構2が回転駆動する。前記モー
タ5を回転させることにより、アーム4を介して重り7
が回転半径を可変させ、イナーシャモーメントの大きさ
が可変させられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被試験体の負荷試
験装置に関し、特に、サーボモータの負荷イナーシャの
変動に対する応答性を試験するのに有効な被試験体の負
荷試験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】サーボ機構の制御信号をトルクまたは力
に変換し、負荷に回転あるいは変位を与えるため等に用
いられるサーボモータは、ロボットアームのように、動
作中、負荷イナーシャが変動する機械に多く使用されて
いる。
【0003】例えば、図2に示すようなロボットアーム
21の場合、サーボモータ23が回転しながらサーボモ
ータ22が回転するとき、移動対象物24の回転半径が
変化することから、サーボモータ22からみた負荷のイ
ナーシャは大きく変化することになる。
【0004】ところで、上記のようなサーボモータの開
発段階においては、制御性能の評価や安定性の確認を行
う必要がある。このような評価や確認を行う方法として
は、ロボットアーム等実際に適用する機械を使用する方
法やモータの出力軸に重りを取り付ける方法が考えられ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
トアームのような実際に適用する機械を使用して試験す
る場合には、その機械の可動範囲が有限で狭いことが多
いため、例えば一定の速度で回転している最中にイナー
シャが変化したときの試験をしたいと考えても、定常状
態に落ち着くまでに可動範囲を使い切ってしまう等、試
験できる条件が限られてしまう。また、ロボットアーム
のような機械では、重力等の外乱の影響を受け易く、定
量的な評価が難しい。さらに、モータの出力軸に重りを
取り付ける方法では、動作中にイナーシャモーメントの
大きさを変えることができない。
【0006】本発明は、上記のような従来の問題に鑑み
なされたものであって、一定の速度で回転している最中
にイナーシャが変化したときの試験を行うことができる
とともに、試験中に重力等の外乱の影響を受けることな
く、定量的な評価が可能であり、かつ、動作中にイナー
シャモーメントの大きさを変えることができる、被試験
体の負荷試験装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、以下のような手段を採用してい
る。すなわち、請求項1に係る発明は、回転自在に支持
されるとともに、イナーシャモーメントの大きさを可変
可能なイナーシャ可変機構と、該イナーシャ可変機構を
回転させる回転機構とを備え、該回転機構に被試験体を
連結して回転駆動させるように構成したことを特徴とす
る。この発明による被試験体の負荷試験装置によれば、
被試験体を回転機構に連結し、被試験体を回転駆動させ
ると、回転機構を介してイナーシャ可変機構が回転駆動
する。そして、被試験体の回転時にイナーシャ回転機構
のイナーシャモーメントの大きさを可変させることによ
り、負荷イナーシャの変動に対する被試験体の応答性を
試験することができる。
【0008】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
被試験体の負荷試験装置であって、前記イナーシャ可変
機構は、回転自在に設けられるケーシングと、該ケーシ
ング内に回転自在に設けられるネジ軸と、前記ケーシン
グに固定されるとともに、前記ネジ軸を回転駆動させる
イナーシャ可変モータと、前記ネジ軸に装着されるとと
もに、ネジ軸の回転に追従して回転半径を可変させるア
ームと、該アームの先端に取り付けられる重りとを備
え、それらを一体に回転させるように構成したことを特
徴とする。この発明による被試験体の負荷試験装置によ
れば、被試験体を回転駆動させると、回転機構を介して
イナーシャ可変機構のケーシング、ネジ軸、イナーシャ
可変モータ、アーム、及び重りが一体に回転することに
なる。そして、被試験体の回転時に、イナーシャ可変モ
ータを回転駆動させてネジ軸を回転させることにより、
ネジ軸の回転に追従してアームが回転半径を可変させ、
アームの先端に取り付けられている重りの回転半径が可
変させることになり、イナーシャモーメントの大きさを
可変させることができることになる。
【0009】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
被試験体の負荷試験装置であって、前記アームは、前記
ネジ軸の回転に追従して前記ネジ軸上を移動可能なスラ
イダーに連動して回転半径を可変させるように構成され
ていることを特徴とする。この発明による被試験体の負
荷試験装置によれば、ネジ軸の回転に追従してネジ軸上
をスライダーが移動することにより、スライダーに追従
してアームが回転半径を可変させ、アームの先端の重り
が回転半径を可変させ、イナーシャモーメントの大きさ
が可変させられることになる。
【0010】請求項4に係る発明は、請求項2又は3に
記載の被試験体の負荷試験装置であって、前記回転機構
は、前記イナーシャ可変モータに電流を供給するスリッ
プリングを備えていることを特徴とする。この発明によ
る被試験体の負荷試験装置によれば、スリップリングを
介してイナーシャ可変モータに電流を供給することによ
り、イナーシャ可変モータが回転駆動し、ネジ軸が回転
駆動し、ネジ軸の回転に追従してスライダーがネジ軸上
を移動し、スライダーの移動に追従してアームが回転半
径を可変させ、アームの先端の重りが回転半径を可変さ
せ、イナーシャモーメントの大きさが可変させられるこ
とになる。
【0011】請求項5に係る発明は、請求項2から4の
何れかに記載の被試験体の負荷試験装置であって、前記
イナーシャ可変モータは、ステッピングモータであるこ
とを特徴とする。この発明による被試験体の負荷試験装
置によれば、イナーシャ可変モータであるステッピング
モータが回転駆動することにより、ネジ軸が回転駆動
し、ネジ軸に追従してスライダーがネジ軸上を移動し、
スライダーに追従してアームが回転半径を可変させ、ア
ームの先端の重りが回転半径を可変させ、イナーシャモ
ーメントの大きさが可変させられることになる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施の
形態について説明する。図1には、本発明による被試験
体の負荷試験装置の一実施の形態が示されていて、この
被試験体の負荷試験装置1は、回転自在に設けられるイ
ナーシャ可変機構2と、イナーシャ可変機構2を回転駆
動させるとともに、被試験体20であるサーボモータ2
0が取り付けられる回転機構12とを備えている。
【0013】イナーシャ可変機構2は、一対の支柱8、
8に軸受(図示せず)を介して回転自在に装着されるケ
ーシング3と、ケーシング3内に回転自在に設けられる
ネジ軸4と、ケーシング3に一体に取り付けられるとと
もに、ネジ軸4を回転駆動させるイナーシャ可変モータ
5と、ネジ軸4に装着されるとともに、ネジ軸4の回転
に追従して回転半径を可変させるアーム6と、アーム6
の先端部に取り付けられる重り7、7とを備えている。
【0014】ケーシング3は、両端が閉塞された筒状を
なすものであって、閉塞されている両端の中央部を軸受
(図示せず)を介して支柱8、8に回転自在に支持され
るようになっている。ケーシング3は、筒状に限らず、
他の形状であっても良い。
【0015】ケーシング3内には、ネジ軸4が軸線を一
致させた状態で回転自在に設けられるようになってい
る。ネジ軸4は、周面に全長に渡ってネジが螺設される
棒状をなすものであって、ケーシング3の一端部に一体
に取り付けられているイナーシャ可変モータ5の出力軸
に連結され、イナーシャ可変モータ5の回転に追従して
回転駆動するようになっている。ネジ軸4の先端部はケ
ーシング3の他端部に設けられている軸受(図示せず)
によって回転自在に支持されるようになっている。
【0016】イナーシャ可変モータ5は、ケーシング3
と一体に回転するように構成されているので、外部から
の電力の供給を後述する回転機構12のスリップリング
14を介して行うようになっている。この場合、スリッ
プリングは接点数が多いとコストアップになるため、イ
ナーシャ可変モータ5は、位置センサによるフィードバ
ックが不要なステッピングモータが有効である。ステッ
ピングモータは、保持トルクを有するため、後述する重
り7、7の回転による遠心力で位置がずれるのを防ぐこ
ともできるものである。
【0017】イナーシャ可変モータ5の出力軸とネジ軸
4との間には負荷可変減速機9が設けられ、この負荷可
変減速機9によりイナーシャ可変モータ5の出力軸の回
転が所定の減速比でネジ軸4に伝達されるようになって
いる。なお、イナーシャ可変モータ5の出力トルクによ
っては、負荷可変減速機9がなくても重り7、7の位置
がずれることはないので、負荷可変減速機9を省略する
こともできる。
【0018】ネジ軸4は、その先端部をケーシング3側
に固定される固定支持部10によって回転自在に支持さ
れるようになっている。また、ネジ軸4にはスライダー
11が螺着され、スライダー11はネジ軸4の回転に追
従してネジ軸4上を軸線方向に移動可能となっている。
ネジ軸4を中心として対向する位置には一対の重り7、
7が位置し、各重り7と固定支持部10及びスライダー
11との間はそれぞれアーム6、6を介して連結される
ようになっている。この場合、各アーム6は、重り7
側、固定支持部10側、及びスライダー11側にピン等
(図示せず)を介して回動自在に連結されるようになっ
ている。従って、スライダー11の移動に追従してアー
ム6、6が回転半径を可変させ、重り7が回転半径を可
変させるようになっている。
【0019】回転機構12は、支持柱8に軸受(図示せ
ず)を介して回転自在に装着される回転軸13と、この
回転軸13の先端部に取り付けられるとともに、イナー
シャ可変モータ5に電流を供給するスリップリング14
とを備えており、回転軸13の他端部に被試験体20で
あるサーボモータ20の出力軸が連結されるようになっ
ている。この場合、回転軸13とサーボモータ20の出
力軸との間に減速機15を設けても良い。
【0020】そして、上記のように構成したこの実施の
形態による被試験体の負荷試験装置1によって被試験体
20の負荷試験を行うには、回転機構12の回転軸13
に被試験体20であるサーボモータ20の出力軸を連結
し、サーボモータ20を回転駆動させて回転機構12を
介してイナーシャ可変機構2を一体に回転させる。
【0021】そして、サーボモータ20の回転時に、回
転機構12のスリップリング14を介してイナーシャ可
変モータ5へ電流を供給し、イナーシャ可変モータ5を
回転させてネジ軸4を回転させ、ネジ軸4の回転に追従
させてスライダー11を軸線方向に移動させ、アーム
6、6の回転半径を可変させ、各重り7の回転半径を可
変させる。
【0022】そして、各重り7の回転半径を可変させて
イナーシャモーメントの大きさを可変させながら、サー
ボモータ20の応答速度を検出することにより、サーボ
モータ20のイナーシャの変動に対する応答性を評価す
ることができることになる。この場合、一対の重り7、
7を回転させてイナーシャモーメントの大きさを可変さ
せているので、重力等の外乱の影響を受けることなく、
サーボモータ20の応答性を評価することができること
になる。
【0023】なお、上記の説明においては、サーボモー
タ20の応答性を評価する場合に本発明による被試験体
の負荷試験装置1を使用したが、サーボモータ20の応
答性を評価することにより、サーボモータ20の制御シ
ステムの評価を行うこともできるものである。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明による請
求項1に記載の被試験体の負荷試験装置によれば、被試
験体を回転機構に連結し、被試験体を回転駆動させて回
転機構を介してイナーシャ可変機構を回転駆動させるこ
とにより、イナーシャの変動に対する被試験体の応答性
を評価することができることになる。従って、被試験体
であるサーボモータのイナーシャの変動に対する応答性
の評価を容易にかつ正確に行うことができる。
【0025】また、請求項2に記載の被試験体の負荷試
験装置によれば、被試験体の回転駆動により回転駆動さ
せられるイナーシャ可変機構は、イナーシャ可変モータ
を回転駆動させることにより、ネジ軸及びアームを介し
て重りの回転半径を可変させてイナーシャモーメントの
大きさを可変させることができることになる。従って、
被試験体であるサーボモータの定常回転時におけるイナ
ーシャの変動に対する応答性の評価を容易にかつ正確に
行うことができることになる。さらに、評価試験の際に
重力等の外乱の影響を受けることが殆どないので、定量
的な評価が可能となる。
【0026】さらに、請求項3に記載の被試験体の負荷
試験装置によれば、スライダーの移動に連動してアーム
を介して重りが回転半径を可変させることになる。従っ
て、イナーシャモーメントの大きさを容易に可変できる
ことになるので、イナーシャの変動に対する被試験対で
あるサーボモータの応答性を容易に評価できることにな
る。
【0027】さらに、請求項4に記載の被試験体の負荷
試験装置によれば、スリップリングを介してイナーシャ
可変モータに電流を供給することにより、イナーシャ可
変モータが回転駆動して重りの回転半径が可変させられ
ることになる。従って、イナーシャ可変機構の回転駆動
時にイナーシャモーメントの大きさを可変することがで
きるので、被試験体であるサーボモータの回転時におけ
るイナーシャの変動に対する応答性を容易にかつ正確に
評価することができることになる。
【0028】さらに、請求項5に記載の被試験体の負荷
試験装置によれば、ステッピングモータの回転駆動によ
って重りの回転半径を可変させることができるので、位
置センサによるフィードバックが不要となり、コストを
低減させることができる。また、ステッピングモータの
保持トルクによって、重りの回転による遠心力によって
重りの位置がずれるのを防止でき、正確な評価を行うこ
とができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による被試験体の負荷試験装置の一実
施の形態を示した概略図である。
【図2】 サーボモータの使用例を示した説明図であ
る。
【符号の説明】
1 被試験体の負荷試験装置 2 イナーシャ可変機構 3 ケーシング 4 ネジ軸 5 イナーシャ可変モータ 6 アーム 7 重り 11 スライダー 12 回転駆動機構 14 スリップリング 20 被試験体(ステッピングモータ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 BA03 BA04 BB00 BC01 BD00 2G024 AD22 BA11 CA09 DA05 DA09 EA01 EA04 EA08 FA03 5H580 AA03 AA10 BB08 CA20 KK03 5H607 AA14 BB01 BB07 BB10 CC03 DD19 EE36 EE41 EE52 5H611 AA05 BB01 BB06 BB08 UA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転自在に支持されるとともに、イナー
    シャモーメントの大きさを可変可能なイナーシャ可変機
    構と、該イナーシャ可変機構を回転させる回転機構とを
    備え、該回転機構に被試験体を連結して回転駆動させる
    ように構成したことを特徴とする被試験体の負荷試験装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の被試験体の負荷試験装
    置であって、 前記イナーシャ可変機構は、回転自在に設けられるケー
    シングと、該ケーシング内に回転自在に設けられるネジ
    軸と、前記ケーシングに固定されるとともに、前記ネジ
    軸を回転駆動させるイナーシャ可変モータと、前記ネジ
    軸に装着されるとともに、ネジ軸の回転に追従して回転
    半径を可変させるアームと、該アームの先端に取り付け
    られる重りとを備え、それらを一体に回転させるように
    構成したことを特徴とする被試験体の負荷試験装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の被試験体の負荷試験装
    置であって、 前記アームは、前記ネジ軸の回転に追従して前記ネジ軸
    上を移動可能なスライダーに連動して回転半径を可変さ
    せるように構成されていることを特徴とする被試験体の
    負荷試験装置。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3に記載の被試験体の負荷
    試験装置であって、 前記回転機構は、前記イナーシャ可変モータに電流を供
    給するスリップリングを備えていることを特徴とする被
    試験体の負荷試験装置。
  5. 【請求項5】 請求項2から4の何れかに記載の被試験
    体の負荷試験装置であって、 前記イナーシャ可変モータは、ステッピングモータであ
    ることを特徴とする被試験体の負荷試験装置。
JP2002113806A 2002-04-16 2002-04-16 被試験体の負荷試験装置 Withdrawn JP2003307554A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4893825B2 (ja) * 2007-06-08 2012-03-07 富士通株式会社 回転駆動機構の寿命試験装置及び方法
WO2012163253A1 (zh) * 2011-05-27 2012-12-06 北京配天大富精密机械有限公司 负载模拟测试设备、测试方法、控制装置及转动惯量调节装置
CN103033300A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 浙江派尼尔机电有限公司 舷外机试验台架
CN106545549A (zh) * 2016-11-24 2017-03-29 北京交通大学 伺服阀性能稳定性试验加载装置

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Effective date: 20050705