JP2018115722A - Gear temperature control system and gear temperature control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車の焼き付けを防止するための歯車温度制御システム及び歯車温度制御方法の技術に関する。 The present invention relates to a gear temperature control system and a gear temperature control method for preventing gear seizure.
産業用の歯車装置において、スカッフィングと呼ばれる歯面の熱的損傷が問題となることがある。スカッフィングとは、何らかの原因で歯面の温度が上昇し、油膜が切れることにより、歯面同士が直接接触することで生じる凝着摩耗である。スカッフィングは歯車のみならず、軸受等の周辺部品に二次被害をもたらすこともあり、その回避が求められる。 In industrial gear devices, thermal damage to the tooth surface called scuffing can be a problem. Scuffing is adhesive wear caused by the tooth surfaces directly contacting each other when the temperature of the tooth surfaces rises for some reason and the oil film is cut. Scuffing may cause secondary damage not only to gears but also to peripheral parts such as bearings, and its avoidance is required.
スカッフィングの回避方法としては、歯車設計による方法が一般的に用いられている。
つまり、与えられた運転条件を基に非特許文献１に記載されているようなスカッフィング評価指標を求め、これを設計基準に対して評価し、歯車設計に反映するものである。与えられた運転条件とは、例えば、歯車を使用した時に予測される負荷（モータ電流等）である。
As a method of avoiding scuffing, a method based on gear design is generally used.
That is, a scuffing evaluation index as described in Non-Patent Document 1 is obtained based on given operating conditions, and this is evaluated against a design standard and reflected in the gear design. The given operating condition is, for example, a load (motor current or the like) predicted when a gear is used.
しかし、この方法では運転条件（予測される負荷等）が予め必要となる。従って、運転条件が不明である場合や、運転条件の変動が激しいことが予測されることや、その他の理由で、運転時における運転条件の予測が困難な場合には適用が困難となる。 However, this method requires operating conditions (such as predicted loads) in advance. Therefore, it is difficult to apply when the operating condition is unknown, when it is predicted that the operating condition fluctuates greatly, or when it is difficult to predict the operating condition during driving for other reasons.
このような歯車設計に予測される運転条件を反映する方法に加えて、運転中に運転条件を制御することで、スカッフィングを回避する方法もある。この場合、運転中の歯面温度を計測し、計測した運転中の歯面温度をスカッフィングの評価指標とする。計測された歯面温度と、設計基準として設定されている歯面温度との比較によって、例えば給油温度のような運転条件を制御する。この手法について、図１２を参照して説明する。 In addition to the method of reflecting the predicted driving conditions in the gear design, there is a method of avoiding scuffing by controlling the driving conditions during driving. In this case, the tooth surface temperature during operation is measured, and the measured tooth surface temperature during operation is used as an evaluation index for scuffing. By comparing the measured tooth surface temperature with the tooth surface temperature set as the design standard, for example, the operating condition such as the oil supply temperature is controlled. This method will be described with reference to FIG.
図１２は、従来手法で用いられる歯車システムの構成例を示す図である。
歯車システムＺ１は、歯車装置２と、歯車装置２が内蔵されている歯車箱２０４と、動力源３と、被駆動装置８とを有している。また、歯車システムＺ１は、温度センサ２１１と、スリップリング２１３と、データロガ１５と、制御装置１とを有している。さらに、歯車システムＺ１は、潤滑油温調器１２、給油管１０と、排油タンク９と、フィルタ７と、ポンプ６と、を有している。スリップリング２１３は、大歯車２０１ｂに貫設している軸２０３ｂに設置され、歯車箱２０４内に設けられている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a gear system used in the conventional method.
The gear system Z1 includes a
歯車装置２において、小歯車２０１ａ（歯車２０１）には、軸受２０２ａ（２０２）に支持された軸２０３ａ（２０３）が貫設されている。同様に、歯車装置２において、大歯車２０１ｂ（歯車２０１）には、軸受２０２ｂ（２０２）支持された軸２０３ｂ（２０３）が貫設されている。
In the
潤滑油は、ポンプ６によって排油タンク９から吸い上げられ、フィルタ７で不純物を除去された後、潤滑油温調器１２を流れる冷却水で冷却され、噴出口Ｊからジェット状に噴出される。噴出された潤滑油は、小歯車２０１ａ、大歯車２０１ｂの順に流れることで、小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂを潤滑させる。小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂを流れた潤滑油は、排油タンク９に滴下する。そして、排油タンク９中の潤滑油はポンプ６で吸い上げられる。このようにして、潤滑油は歯車装置２を循環する。なお、小歯車２０１ａは大歯車２０１ｂより半径が小さいが、歯幅は大歯車２０１ｂより大きい構造となっている。
The lubricating oil is sucked up from the
図１２に示すような歯車システムＺ１におけるスカッフィング回避方法について説明する。
まず、歯車箱２０４外に設置されている動力源３からの動力が歯車２０１に伝達し、被駆動装置８が回転駆動する。小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂのかみ合いによって歯面の温度が変化すると、この温度変化は、大歯車２０１ｂの歯面近傍に設けられた温度センサ２１１で計測される。計測された温度変化は、電気信号としてスリップリング２１３を経由してデータロガ１５に送られる。温度変化はデータロガ１５に記憶されるとともに、制御装置１に送られる。
A scuffing avoidance method in the gear system Z1 as shown in FIG. 12 will be described.
First, the power from the power source 3 installed outside the
制御装置１は、計測された歯面温度が設計基準として設定されている歯面温度以上であれば潤滑油温調器１２内を流れる冷却水の流量を増加させる。また、制御装置１は、計測された歯面温度が設計基準として設定されている歯面温度より小さければ潤滑油温調器１２内に流れる冷却水の流量を減少させる制御を行う。このようにして、歯車システムＺ１は、潤滑油の温度を調整し、スカッフィングを回避する。
If the measured tooth surface temperature is equal to or higher than the tooth surface temperature set as the design standard, the control device 1 increases the flow rate of the cooling water flowing in the lubricating
従来方法では、このように計測された歯面温度と、設計基準として設定された歯面温度とを比較し、その比較結果に応じて潤滑油温調器内に流れる冷却水の流量を調整している。従来方法では、このようにして潤滑油の温度を調節し、スカッフィングを回避している。 In the conventional method, the tooth surface temperature measured in this way is compared with the tooth surface temperature set as the design standard, and the flow rate of the cooling water flowing in the lubricating oil temperature controller is adjusted according to the comparison result. ing. In the conventional method, the temperature of the lubricating oil is adjusted in this way to avoid scuffing.
また、特許文献１には「金属製の筐体１とこの筐体１内で回転駆動する小歯車４および大歯車２を備え、筐体１の内部に潤滑油６が封入された歯車装置に関し、筐体１を一つの熱容量体として、筐体１内の発熱量Ｑを小歯車４の回転数ωpと潤滑油６の温度ＴOilの関数で設定するとともに、潤滑油６から筐体１への内面熱伝達率ｈiおよび筐体１から外気への外面熱伝達率ｈoをそれぞれ小歯車４の回転数ωpの関数で設定し、これらの関数で設定した発熱量Ｑ、内面熱伝達率ｈiおよび外面熱伝達率ｈoに基づいて、実走行時における潤滑油６の温度を導出する」鉄道車両用歯車装置における温度予測方法が開示されている（要約参照）。
Further, Patent Document 1 relates to a gear device including a metal casing 1 and a
また、非特許文献１には、歯車を設計する際に必要なパラメータの例が記載されている。 Non-Patent Document 1 describes examples of parameters necessary for designing a gear.
設計時において、歯車装置の運転条件の変動が激しい等の理由で運転条件が不明な場合にスカッフィングを回避するためには、図１２に示すように運転中の歯面温度を直接計測する方法が有効である。しかし、図１２を参照して説明したスカッフィング回避方法は、温度センサ２１１を歯面近傍、少なくとも、歯車２０１に設置する必要がある。歯車２０１に温度センサ２１１を設置すると、歯車２０１が回転した際に温度センサ２１１のケーブルが絡まってしまう等といった課題があるため、設置の手間がかかる。これを回避するために、図１２に示すようなスリップリング２１３が設置されるのであるが、スリップリング２１３用のスペースを特別に設けなければならない。
In order to avoid scuffing when the operating condition is unknown at the time of design, for example, because the operating condition of the gear unit is severely changed, a method of directly measuring the tooth surface temperature during operation is shown in FIG. It is valid. However, the scuffing avoidance method described with reference to FIG. 12 requires that the
さらに、図１２で説明した手法では、歯車２０１の回転中に温度センサ２１１や、計測器が外れてしまう等の事態が生じる可能性があり、歯車装置２の信頼性を損ねる可能性がある。
Furthermore, in the method described with reference to FIG. 12, a situation such as the
特許文献１に記載されている技術は、歯車回転数（回転速度）の経時変化と、環境温度から潤滑油や、筺体（歯車箱）の温度を計算している。この方法では、歯車に温度センサ等を設置することなく、潤滑油や、筺体（歯車箱）の温度を計算することができる。
しかしながら、特許文献１では、歯面温度を推定することができず、さらに、歯面温度に応じたスカッフィング回避について記載されていない。
The technique described in Patent Document 1 calculates the temperature of the lubricating oil and the housing (gear box) from the temporal change of the gear rotation speed (rotational speed) and the environmental temperature. In this method, the temperature of the lubricating oil or the housing (gear box) can be calculated without installing a temperature sensor or the like on the gear.
However, Patent Document 1 cannot estimate the tooth surface temperature, and does not describe how to avoid scuffing according to the tooth surface temperature.
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、歯車に直接センサを設置することなく、歯面温度の調整を行うことを課題とする。 This invention was made in view of such a background, and this invention makes it a subject to adjust tooth surface temperature, without installing a sensor directly in a gearwheel.
前記した課題を解決するため、本発明は、少なくとも歯車に運動を伝える動力源の負荷に関する情報を取得する情報取得部と、前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、潤滑油に関する制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
その他の解決手段は、実施形態中に記載する。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a control related to lubricating oil based on an information acquisition unit that acquires information regarding a load of a power source that transmits motion to at least a gear, and information including information regarding the load of the power source. And a control unit for performing the above.
Other solutions are described in the embodiments.
本発明によれば、前記方法を採用することで、歯車に直接センサを設置することなく、歯面温度の調整を行うことができる。 According to the present invention, the tooth surface temperature can be adjusted by adopting the method without installing a sensor directly on the gear.
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図面において同様の構成を示すものは同一の符号を付して説明を省略する。
Next, modes for carrying out the present invention (referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In addition, what shows the same structure in each drawing attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
［概要］
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態で用いられる歯車温度制御システムの概要を説明する。
ここでは、後記する第１〜第２実施形態において共通する部分のみを説明する。各々の処理についての詳細な説明は、第１〜第２実施形態を参照して後記する。
[Overview]
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the outline | summary of the gear temperature control system used by this embodiment is demonstrated.
Here, only parts common to the first and second embodiments to be described later will be described. A detailed description of each process will be given later with reference to the first and second embodiments.
（システム構成）
図１は、本実施形態で用いられる歯車温度制御システムの構成の概要を示す図である。
歯車温度制御システムＺは、歯車装置２と、動力源３と、負荷計測器（情報取得部）４と、制御装置（制御部）１と、潤滑油制御装置（潤滑油制御部）５と、給油管１０と、ポンプ６と、フィルタ７と、排油タンク９と、被駆動装置８とを備えている。
また、歯車装置２は、歯車箱２０４に収納されている小歯車２０１ａ（歯車２０１）、大歯車２０１ｂ（歯車２０１）、軸受２０２、軸２０３を有している。そして、小歯車２０１ａには、軸受２０２ａ（２０２）に支持された軸２０３ａ（２０３）が貫設されている。同様に、大歯車２０１ｂには、軸受２０２ｂ（２０２）に支持された軸２０３ｂ（２０３）が貫設されている。動力源３が、軸２０３ａを介して小歯車２０１ａを回転させると、その回転は大歯車２０１ｂへ伝えられる。そして、大歯車２０１ｂの回転は軸２０３ｂを介して被駆動装置８へ伝えられる。これらの歯車２０１は高速回転するものである。なお、小歯車２０１ａは大歯車２０１ｂより半径が小さいが、歯幅は大歯車２０１ｂより大きい構造となっている。
(System configuration)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration of a gear temperature control system used in the present embodiment.
The gear temperature control system Z includes a
The
潤滑油は、ポンプ６によって排油タンク９から吸い上げられ、フィルタ７で不純物を除去された後、噴出口Ｊからジェット状に噴出される。噴出された潤滑油は、小歯車２０１ａ、大歯車２０１ｂの順に流れることで、小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂを潤滑させる。小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂを流れた潤滑油は、排油タンク９に滴下する。そして、排油タンク９中の潤滑油はポンプ６で吸い上げられる。このようにして、潤滑油は歯車装置２を循環する。
The lubricating oil is sucked up from the
負荷計測器４は、歯車２０１に作用している負荷を計測する。ここでの負荷は、例えば、トルクメータによる負荷計測や、動力源３がモータである場合はモータ電流値で近似されるのが一般的である。モータ電流値は計測がしやすいという利点があり、トルクは精度がよいという利点がある。
制御装置１は、負荷計測器４で計測した負荷と、予め入力されている基準情報とを基に、潤滑油制御装置５を制御することで、潤滑油を制御する。潤滑油が制御されることにより、歯車の歯面温度を調節することができる（詳細は後記する）。
The
The control device 1 controls the lubricating oil by controlling the lubricating oil control device 5 based on the load measured by the
（フローチャート）
図２は、本実施形態に係る歯車温度制御システムの処理手順の概要を示すフローチャートである。ここでは、第１〜第２実施形態に共通の処理について説明する。各処理の具体的な説明は、第１〜第２実施形態で後記する。適宜、図１を参照する。
まず、制御装置１に基準情報が入力される（Ｓ１）。基準情報とは、後記するステップＳ３の比較処理において、ステップＳ２で計測された負荷と比較される情報である。基準情報がどのような情報であるかは、第１〜第２実施形態で後記する。
まず、負荷計測器４が負荷を計測する（Ｓ２）。前記したように、負荷は、例えば、トルクメータによる動力源３の負荷計測や、動力源３がモータである場合はモータ電流値である。
そして、制御装置１は、ステップＳ２で計測した負荷に関する情報と、ステップＳ１で入力された基準情報とを比較する（Ｓ３）。ステップＳ３の具体的な処理については、第１〜第２実施形態で後記する。
次に、制御装置１がステップＳ３の計測した負荷に関する情報を基に、制御装置１が潤滑油の温度を下げる潤滑油制御処理を行う（Ｓ４）。ステップＳ４の詳細は、第１〜第２実施形態で後記する。
そして、冷却された潤滑油が噴出口Ｊから噴出されることで、冷却された潤滑油が歯車２０１に供給される。これにより、歯車の歯面温度が冷却される（Ｓ５）。
(flowchart)
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a processing procedure of the gear temperature control system according to the present embodiment. Here, a process common to the first and second embodiments will be described. Specific description of each process will be described later in the first and second embodiments. Reference is made to FIG. 1 as appropriate.
First, reference information is input to the control device 1 (S1). The reference information is information that is compared with the load measured in step S2 in the comparison process in step S3 described later. What information the reference information is will be described later in the first and second embodiments.
First, the
And the control apparatus 1 compares the information regarding the load measured by step S2, and the reference | standard information input by step S1 (S3). Specific processing in step S3 will be described later in the first and second embodiments.
Next, based on the information about the load measured by the control device 1 in step S3, the control device 1 performs a lubricating oil control process for lowering the temperature of the lubricating oil (S4). Details of step S4 will be described later in the first and second embodiments.
Then, the cooled lubricating oil is ejected from the ejection port J, whereby the cooled lubricating oil is supplied to the
本実施形態によれば歯車装置２の設計時において、負荷の変動が激しいことが予想されたり、その他の理由で、設計時において歯車装置２にかけられる負荷が不明であったりする場合においても、運転中に歯面温度を直接計測することなくスカッフィングを回避できる。
According to the present embodiment, when the
［第１実施形態］
（システム構成）
図３は、第１実施形態で用いられる歯車温度制御システムの構成例を示す例である。
歯車温度制御システムＺａは、歯車装置２と、歯車装置２が内蔵されている歯車箱２０４と、動力源３と、被駆動装置８とを有している。これらは、図１と同じである。また、歯車温度制御システムＺａは、モータ電流計測器１３と、計算機１１と、表示装置（表示部）１４と、データロガ（情報取得部）１５と、制御装置１とを有している。モータ電流計測器１３は、図１の負荷計測器４に相当する。なお、モータ電流計測器１３の代わりにトルクメータが備えられてもよい。さらに、歯車温度制御システムＺａは、潤滑油温調器（潤滑油制御部）１２と、給油管１０と、排油タンク９と、フィルタ７と、ポンプ６とを有している。潤滑油温調器１２は図１の潤滑油制御装置５に相当する。
[First Embodiment]
(System configuration)
FIG. 3 is an example showing a configuration example of a gear temperature control system used in the first embodiment.
The gear temperature control system Za includes a
また、歯車温度制御システムＺは、給油時の潤滑油の温度（以下、給油温度と称する）を計測する温度センサ１６と、小歯車２０１ａに貫設されている軸２０３ａの回転速度を計測する回転計１７とを有している。
The gear temperature control system Z also measures the rotational speed of the
なお、図３に示す歯車温度制御システムＺａは、計算機１１、モータ電流計測器１３、給油温度を計測する温度センサ１６、回転計１７が備えられている点が図１２に示す歯車システムＺ１と異なっている。また、図３に示す歯車温度制御システムＺａは、スリップリング２１３（図１２）、歯面温度を計測するための温度センサ２１１（図１２）が備えられていない点が図１２に示す歯車システムＺ１と異なっている。
The gear temperature control system Za shown in FIG. 3 is different from the gear system Z1 shown in FIG. 12 in that a
歯車装置２の構成、潤滑油の循環経路は図１と同様であるので、ここでの説明を省略する。
Since the configuration of the
データロガ１５には、モータ電流計測器１３で計測されたモータ電流値（以下、適宜負荷と称する）、温度センサ１６で計測された給油温度、回転計１７が計測した回転速度が蓄積される。データロガ１５に蓄積された各情報は、計算機１１や、制御装置１へ出力される。
計算機１１は、データロガ１５から入力された負荷、給油温度、回転速度を基に歯面温度を計算する。
制御装置１は、計算機１１で計算された歯面温度を基に潤滑油温調器１２を制御する。また、入力された負荷を基に負荷判定が行われる。制御装置１で行われた負荷判定の結果は表示装置１４に表示される。
The
The
The control device 1 controls the lubricating
（制御装置）
図４は、本実施形態で用いられる制御装置のハードウェア構成図である。
制御装置１は、メモリ１０１、ＨＤ（Hard Disk）等の記憶装置１０２、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０３、データロガ１５（図３参照）や、計算機１１（図３参照）等と通信を行うための通信装置１０４、キーボード等の入力装置１０５等を有する。
メモリ１０１には、記憶装置１０２に格納されているプログラムがロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ１０３によって実行されることにより、比較部１１１、潤滑油制御部１１２及び表示処理部１１３が具現化している。
比較部１１１は、負荷や、歯面温度等といった情報の比較を行う。
潤滑油制御部１１２は、比較部１１１で行われた歯面温度の比較結果に基づいて潤滑油温調器１２を制御する。
表示処理部１１３は、比較部１１１で行われた負荷の比較結果に基づいて表示部に警告表示等を行う。
(Control device)
FIG. 4 is a hardware configuration diagram of the control device used in the present embodiment.
The control device 1 communicates with a
The
The
The lubricating
The
（計算機）
図５は、本実施形態で用いられる計算機のハードウェア構成図である。
計算機１１は、メモリ１１０１、ＨＤ等の記憶装置１１０２、ＣＰＵ１１０３、データロガ１５（図３参照）や、制御装置１（図３参照）等と通信を行うための通信装置１１０４、キーボード等の入力装置１１０５等を有する。
メモリ１１０１には、記憶装置１１０２に格納されているプログラムがロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ１１０３によって実行されることにより、位相同期部１１１１及び計算部（温度推定部）１１１２が具現化している。
位相同期部１１１１は、小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂにおいて噛み合っている歯車対の回転角を監視している。
計算部１１１２は、データロガ１５から入力された負荷、給油温度、回転速度を基に歯面温度を計算する。
(calculator)
FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a computer used in this embodiment.
The
A program stored in the
The
The
ここで、歯面温度の推定手順について説明する。
計測された負荷（モータ電流値等）を基に、計算機１１の計算部１１１２は、例えば“Gear Scoring Design Guide for Aerospace Spur and Helical Power Gears”，AGMA217.01（以下、参考文献と称する）に記載の方法によって歯面温度を計算する。参考文献に記載の方法では、以下の式（１）〜（３）を用いて歯面温度が計算（推定）される。ただし、歯面温度の計算は、必ずしも参考文献に記載の方法を用いなくてもよい。
Here, a procedure for estimating the tooth surface temperature will be described.
Based on the measured load (motor current value, etc.), the
Ｗｔｅ＝Ｋ（Ｍ/Ｒｐ） ・・・（３） Wte = K (M / Rp) (3)
ここで、Ｔは歯面温度、Ｔｂは歯車のバルク温度、Ｗｔｅは歯面法線荷重、Ｂは小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂにおいて噛み合っている場所での歯幅、Ｓは表面粗さ、Ｚｔは幾何係数、ｎｐは小歯車２０１ａの回転速度である。また、ｐｄはダイヤメトラルピッチ、ρｐはかみ合い点における小歯車２０１ａの歯形曲線の曲率半径、ρｇはかみ合い点における大歯車２０１ｂの歯形曲線の曲率半径である。さらに、Ｚｐは小歯車２０１ａの歯数、Ｚｇは大歯車２０１ｂの歯数、αは圧力角、Ｋはかみ合い位置によって変化する係数、Ｍは負荷、Ｒｐはピッチ円半径である。
Here, T is the tooth surface temperature, Tb is the gear bulk temperature, Wte is the tooth surface normal load, B is the tooth width at the meshing position of the
これらの変数のうち、Ｗｔｅ、Ｂ、Ｓ、Ｚｔ、ｐｄ、ρｐ、ρｇ、Ｚｐ、Ｚｇ、α、Ｋ、Ｒｐは、設計事項から入力される値である。
また、バルク温度Ｔｂは、例えば給油温度としてもよいし、熱回路網法等の計算や、参考文献以外の規格による計算で得られるようにしてもよい。本実施形態では、給油温度をバルク温度Ｔｂとする。ｎｐは設計値を用いてもよいし、回転計１７による計測値を用いてもよい。Ｋはかみ合い位置によって変化するため、位相同期部１１１１による小歯車２０１ａと大歯車２０１ｂにおいてかみ合っている回転角計測によってＫが求められる。位相同期には、例えば、小歯車２０１ａ及び大歯車２０１ｂの初期位相を管理し、計測された回転速度ｎｐから計算する手法等が用いられる。
Among these variables, Wte, B, S, Zt, pd, ρp, ρg, Zp, Zg, α, K, and Rp are values input from design items.
Further, the bulk temperature Tb may be, for example, the oil supply temperature, or may be obtained by calculation such as a thermal network method or calculation according to a standard other than the reference. In the present embodiment, the oil supply temperature is the bulk temperature Tb. For np, a design value may be used, or a value measured by the
（フローチャート）
図６は、第１実施形態で用いられる歯車温度制御システムの処理手順を示すフローチャートである。適宜図３〜図５を参照する。
まず、計算機１１の入力装置１１０５を介して、予め用意されている歯車装置２の設計情報（設計寸法等）が計算機１１に入力される（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１では、式（１）〜（３）で用いられる各値（歯面法線荷重Ｗｔｅ等）が入力される。
次に、制御装置１の入力装置１０５を介して、基準情報が制御装置１に入力される（Ｓ１０２）。基準情報は以下で説明する歯面温度下限値ＴＬ、歯面温度上限値ＴＨ及び歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄである。ちなみに、ステップＳ１０２の処理が図２のステップＳ１の処理に相当する。
(flowchart)
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the gear temperature control system used in the first embodiment. Reference is made to FIGS.
First, design information (design dimensions, etc.) of the
Next, the reference information is input to the control device 1 via the
（歯面温度下限値ＴＬ、歯面温度上限値ＴＨ）
ここで、歯面温度下限値ＴＬ、歯面温度上限値ＴＨについて図７を参照して説明する。
図７は歯面温度の時間変化例を示す図である。
図７に示す歯面温度の値は、実験や、過去の運用から得られるデータを基に作成される。
図７において、温度ＴＳはスカッフィング発生限界歯面温度である。すなわち、歯面温度がスカッフィング発生限界歯面温度ＴＳ以上となると、スカッフィングが発生する。スカッフィング発生限界歯面温度ＴＳは、過去の運用に基づく実績値を基に決定してもよいし、スカッフィング発生試験によって決定してもよい。
歯面温度上限値ＴＨはスカッフィング発生限界歯面温度ＴＳに対してある余裕度を持って設けられた基準温度であり、歯面温度下限値ＴＬは歯面温度上限値ＴＨに対してある幅を持って設けられた基準温度である（ＴＨ＞ＴＬ）。なお、歯面温度上限値ＴＨや、歯面温度下限値ＴＬは、これまでの運用実績や、試験等から得られる値である。
なお、Ｐ１〜Ｐ３については後記する。
(Tooth surface temperature lower limit value TL, tooth surface temperature upper limit value TH)
Here, the tooth surface temperature lower limit value TL and the tooth surface temperature upper limit value TH will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a change in the tooth surface temperature over time.
The value of the tooth surface temperature shown in FIG. 7 is created based on data obtained from experiments and past operations.
In FIG. 7, the temperature TS is the scuffing limit tooth surface temperature. That is, scuffing occurs when the tooth surface temperature is equal to or higher than the scuffing generation limit tooth surface temperature TS. The scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS may be determined based on the actual value based on the past operation, or may be determined by a scuffing generation test.
The tooth surface temperature upper limit value TH is a reference temperature provided with a certain margin with respect to the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS, and the tooth surface temperature lower limit value TL has a certain width with respect to the tooth surface temperature upper limit value TH. The reference temperature is provided (TH> TL). Note that the tooth surface temperature upper limit value TH and the tooth surface temperature lower limit value TL are values obtained from past operation results, tests, and the like.
P1 to P3 will be described later.
ここで、歯面温度上限値ＴＨや、歯面温度下限値ＴＬの具体的な決定手法について説明する。
まず、給油量一定の条件で歯車試験が行われる。そして、スカッフィングが発生した時の負荷Ｍ及び歯車バルク温度Ｔｄを取得し、スカッフィング発生限界歯面温度ＴＳが決定される。又は、参考文献に記載されている潤滑油を使用する場合、参考文献に記載されているスカッフィング発生限界歯面温度ＴＳを用いることができる。そして、スカッフィング発生限界歯面温度ＴＳに安全率をかけて歯面温度上限値ＴＨが決定される。また、潤滑油温調器１２の能力や、冷却水循環にかかる費用等が考慮されることで、歯面温度下限値ＴＬが決定される。
Here, a specific method for determining the tooth surface temperature upper limit value TH and the tooth surface temperature lower limit value TL will be described.
First, a gear test is performed under the condition of a constant amount of oil supply. Then, the load M and the gear bulk temperature Td when scuffing occurs are acquired, and the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS is determined. Alternatively, when the lubricating oil described in the reference is used, the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS described in the reference can be used. The scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS is multiplied by a safety factor to determine the tooth surface temperature upper limit value TH. Further, the tooth surface temperature lower limit value TL is determined by taking into consideration the capacity of the lubricating
次に、歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄについて図８を参照して説明する。
図８は、負荷（モータ電流値等）の時間変化例を示す図である。
図８に示す時間変化は、事前に実施した歯面疲労損傷発生試験における負荷の時間変化を示している。ここで、歯面に疲労損傷が発生し、負荷が増大した際の負荷を、歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄとする。ここで、歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄは試験等から得られる値である。負荷が歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄを超えると、歯車装置１に振動等が発生するため、図８に示すように負荷が歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ以下に戻ることはない。
Next, the load Md at the time of tooth surface fatigue damage occurrence will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a time change example of a load (motor current value or the like).
The time change shown in FIG. 8 has shown the time change of the load in the tooth surface fatigue damage generation | occurrence | production test implemented beforehand. Here, a load when a fatigue damage occurs on the tooth surface and the load increases is defined as a load Md when the tooth surface fatigue damage occurs. Here, the load Md at the occurrence of tooth surface fatigue damage is a value obtained from a test or the like. When the load exceeds the load Md at the time of tooth surface fatigue damage occurrence, vibration or the like is generated in the gear unit 1, so that the load does not return below the load Md at the time of tooth surface fatigue damage occurrence as shown in FIG. 8.
図６の説明に戻る。
ステップＳ１０２の後、モータ電流計測器１３が歯車に作用した負荷Ｍとしてモータ電流値を計測する（負荷Ｍ計測；Ｓ１０３）。前記したように、モータ電流値の代わりに、トルクメータが負荷として計測されてもよい。計測された負荷Ｍはデータロガ１５を介して計算機１１や、制御装置１に入力される。なお、ステップＳ１０２の処理は、図２のステップＳ２の処理に相当する。
そして、制御装置１の比較部１１１は、負荷Ｍが歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ以上であるか否かを判定する（Ｍ≧Ｍｄ？；Ｓ１０４）。
ステップＳ１０４の結果、負荷Ｍが歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ以上である場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、制御装置１の表示処理部１１３は、表示装置１４に疲労損傷発生の警告を表示させ（警告表示；Ｓ１０５）、歯車温度制御システムＺはステップＳ１１３へ処理を進める。
このようにすることで、ユーザは、疲労損傷発生の可能性の有無を確認することができ、操作性を向上させることができる。
Returning to the description of FIG.
After step S102, the motor
And the
As a result of Step S104, when the load M is equal to or greater than the load Md at the time of occurrence of tooth surface fatigue damage (S104 → Yes), the
By doing in this way, the user can confirm the presence or absence of the possibility of fatigue damage, and can improve operability.
ステップＳ１０４の結果、負荷Ｍが歯面疲労損走発生時負荷Ｍｄ未満である場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、歯車温度制御システムＺはステップＳ１１３へ処理を進める。なお、ステップＳ１０４で「Ｎｏ」が判定された場合、制御装置１の表示処理部１１３が表示装置１４に「異常なし」の旨を表示させてもよい。
また、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理は省略可能である。
As a result of step S104, when the load M is less than the load Md at the time of occurrence of tooth surface fatigue loss running (S104 → No), the gear temperature control system Z advances the process to step S113. If “No” is determined in step S104, the
Moreover, the process of step S104 and step S105 is omissible.
一方、ステップＳ１０２の後、回転計１７が小歯車２０１ａの回転速度ｎｐを計測する（Ｓ１１１）。計測された回転速度ｎｐは、データロガ１５を介して計算機１１に入力される。
そして、計算機１１の位相同期部１１１１が位相同期を行い（Ｓ１１２）、計算機１１の計算部１１１２が負荷Ｍと式（３）とを基に歯面法線荷重Ｗｔｅを計算する（Ｓ１１３）。位相同期は、前記したように、小歯車２０１ａと大歯車２０１ｂにおけるかみ合っている回転角計測によってＫを求めるためのものである。
On the other hand, after step S102, the
Then, the
また、ステップＳ１０２の後、温度センサ１６は給油温度を計測することでバルク温度Ｔｂを計測する（Ｓ１２１）。計測されたバルク温度Ｔｂはデータロガ１５を介して計算機１１に入力される。前記したように、バルク温度Ｔｂは、温度センサ１６によって計測される給油温度で近似してもよいし、熱回路網法等で計算されてもよい。一般に、熱回路網法を用いると精度の高いバルク温度が得られるが、処理負荷が高くなる。逆に、給油温度でバルク温度を近似すると、処理負荷が軽くなる代わりに、精度が低くなる。給油温度と、熱回路網法のどちらを使用するかは、求める歯面温度Ｔの計算精度によってユーザが決定する。ちなみに、給油温度を計測する温度センサ１６の設置は、歯面温度を計測するための温度センサ２１１（図２参照）の設置よりもはるかに容易である。
そして、計算機１１の計算部１１１２は、ステップＳ１１３で計算された歯面法線荷重Ｗｔｅと、取得されたバルク温度Ｔｂと、式（１）と、式（２）とを基に、歯面温度Ｔを計算する（Ｓ１２２）。計算された歯面温度は制御装置１へ入力される。
Further, after step S102, the
Then, the
次に、制御装置１の比較部１１１は、入力された歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＨより大きいか否かを判定する（Ｔ＞ＴＨ？；Ｓ１３１）。
ステップＳ１３１の結果、歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＨより大きい場合（Ｓ１３１→Ｙｅｓ)、制御装置１の潤滑油制御部１１２は潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を増加させる（Ｓ１３２）。そして、歯車温度制御システムＺはステップＳ１０３，Ｓ１１１，Ｓ１２１へ処理を戻す。これにより、潤滑油の温度が下がる。これにより、歯面温度が下がり、スカッフィングを回避することができる。
Next, the
As a result of step S131, when the tooth surface temperature T is larger than the tooth surface temperature upper limit value TH (S131 → Yes), the lubricating
ステップＳ１３１の結果、歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＨ未満の場合（Ｓ１３１→Ｎｏ）、制御装置１の比較部１１１は歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬ以下であるか否かを判定する（Ｔ≦ＴＬ？；Ｓ１３３）。
ステップＳ１３３の結果、歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬ以下である場合（Ｓ１３３→Ｙｅｓ）、潤滑油制御部１１２は潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を減少させる（Ｓ１３４）。そして、歯車温度制御システムＺａはステップＳ１０３，Ｓ１１１，Ｓ１２１へ処理を戻す。これにより下がりすぎた歯面温度Ｔを回復することができる。さらに、冷却水の流量が大きくなりすぎることを防止することができる（詳細は後記する）。
As a result of step S131, when the tooth surface temperature T is lower than the tooth surface temperature upper limit value TH (S131 → No), the
As a result of step S133, when the tooth surface temperature T is equal to or lower than the tooth surface temperature lower limit TL (S133 → Yes), the lubricating
ステップＳ１３３の結果、歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬより大きい場合（Ｓ１３３→Ｎｏ）、歯面温度Ｔは、歯面温度上限値ＴＨ以下、かつ、歯面温度下限値ＴＬより大きい（ＴＨ≧Ｔ＞ＴＬ）。この場合、制御装置１の潤滑油制御部１１２は潤滑油温調器１２内の冷却水量を現在の量で維持する（Ｓ１３５）。その後、歯車温度制御システムＺａはステップＳ１０３，Ｓ１１１，Ｓ１２１へ処理を戻す。なお、ステップＳ１３１，Ｓ１３３の処理が図２のステップＳ３に相当する。また、ステップＳ１３２，Ｓ１３４，Ｓ１３５の処理が図２のステップＳ４の処理に相当する。図２のステップＳ５については、図６では省略している。
As a result of step S133, when the tooth surface temperature T is larger than the tooth surface temperature lower limit value TL (S133 → No), the tooth surface temperature T is lower than the tooth surface temperature upper limit value TH and larger than the tooth surface temperature lower limit value TL ( TH ≧ T> TL). In this case, the lubricating
なお、ステップＳ１３２の処理や、ステップＳ１３４の処理における冷却水の増加量や、減少量は、一定としてもよいし、歯面温度上限値ＴＨ又は歯面温度下限値ＴＬと、推定された歯面温度Ｔとの差分に比例する量としてもよい。 Note that the amount of increase or decrease of the cooling water in the process of step S132 or the process of step S134 may be constant, the tooth surface temperature upper limit value TH or the tooth surface temperature lower limit value TL, and the estimated tooth surface. It is good also as a quantity proportional to the difference with temperature T.
ステップＳ１３１〜ステップＳ１３５の処理を、図７を参照して説明する。
ここでの歯面温度の時間変化は、実際に取得される歯面温度の時間変化であるとする。
図７に示す点Ｐ１及び点Ｐ３において歯面温度Ｔは歯面温度上限値ＴＨに達する。これは、図６のステップＳ１３１で「Ｙｅｓ」が判定された場合に相当する。このとき、図６のステップＳ１３２の処理によって潤滑油温調器１２内の冷却水の流量が増加し、歯面に供給される潤滑油の温度が低下する。これによって、歯面温度Ｔはスカッフィング発生限界歯面温度ＴＳに達する前に歯面温度上限値ＴＨ以下に低下する。このようにすることで、スカッフィングを回避することができる。
The process of step S131-step S135 is demonstrated with reference to FIG.
The time change of the tooth surface temperature here is assumed to be a time change of the tooth surface temperature actually acquired.
At the points P1 and P3 shown in FIG. 7, the tooth surface temperature T reaches the tooth surface temperature upper limit value TH. This corresponds to the case where “Yes” is determined in step S131 of FIG. At this time, the flow rate of the cooling water in the lubricating
また、図７に示す点Ｐ２において歯面温度Ｔは歯面温度下限値ＴＬに達する。これは、図６のステップＳ１３３で「Ｙｅｓ」が判定された場合に相当する。このとき、図６のステップＳ１３４の処理によって潤滑油温調器１２内の冷却水の流量が減少し、歯面に供給される潤滑油の温度が上昇する。これにより、歯面温度Ｔは歯面温度下限値ＴＬ以上に上昇する。
Further, at the point P2 shown in FIG. 7, the tooth surface temperature T reaches the tooth surface temperature lower limit TL. This corresponds to the case where “Yes” is determined in step S133 of FIG. At this time, the flow rate of the cooling water in the lubricating
図６のステップＳ１３５に示すように、歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＨ以下、かつ、歯面温度下限値ＴＬより大きい場合（歯面温度Ｔが図７の符号Ａ１の範囲にある場合）、冷却水の流量は維持される。すなわち、歯面温度Ｔが符号Ａ１の範囲では、点Ｐ１や、点Ｐ３で増加した冷却水の流量が維持される。ここで、冷却水の流量が減少されることがないと、冷却水の流量は増える一方となってしまう。そこで、本実施形態では歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬ以下となると冷却水の流量を減少させることで、冷却水の流量を適切な量に保つことができる。 As shown in step S135 of FIG. 6, when the tooth surface temperature T is equal to or lower than the tooth surface temperature upper limit value TH and greater than the tooth surface temperature lower limit value TL (when the tooth surface temperature T is in the range of reference A1 in FIG. 7). ), The flow rate of the cooling water is maintained. That is, when the tooth surface temperature T is in the range of the sign A1, the flow rate of the cooling water increased at the point P1 or the point P3 is maintained. Here, if the flow rate of the cooling water is not reduced, the flow rate of the cooling water will only increase. Therefore, in the present embodiment, when the tooth surface temperature T becomes equal to or lower than the tooth surface temperature lower limit value TL, the flow rate of the cooling water can be maintained at an appropriate amount by decreasing the flow rate of the cooling water.
また、異物噛み込み等が基で負荷が急速に大きくなり、計算されるバルク温度が瞬間的に上昇し、冷却水の流量が瞬間的に増大することがある。しかし、このような場合でも、第１実施形態における歯車温度制御システムによれば、歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬ以下になれば、冷却水の流量を減少させるため、冷却水の流量が大きいままとなることはない。 In addition, the load increases rapidly due to foreign matter biting and the like, the calculated bulk temperature may rise instantaneously, and the flow rate of cooling water may increase instantaneously. However, even in such a case, according to the gear temperature control system in the first embodiment, when the tooth surface temperature T becomes equal to or lower than the tooth surface temperature lower limit TL, the flow rate of the cooling water is decreased. Will never remain large.
本実施形態によれば歯車装置２の設計時において、負荷の変動が激しいことが予想されたり、その他の理由で、設計時において歯車装置２にかけられる負荷が不明であったりする場合においても、運転中に歯面温度を直接計測することなくスカッフィングを回避できる。
According to the present embodiment, when the
また、前記したように歯面温度を直接計測することは困難であるが、給油温度を計測したり、熱回路網法を使ってバルク温度を推定したりすることは容易である。従って、本実施形態によれば、歯面温度を用いた歯車装置２の温度制御を容易に行うことができる。
Further, as described above, it is difficult to directly measure the tooth surface temperature, but it is easy to measure the oil supply temperature or to estimate the bulk temperature using the thermal circuit method. Therefore, according to this embodiment, the temperature control of the
第１実施形態では、冷却水の流量が調整されることで、スカッフィングの防止が行われているが、これに限らない。例えば、潤滑油の給油量が調整されることが行われてもよい。
この場合、以下のような手法が用いられる。
（１）まず、給油量一定の条件で歯車試験が行われる。そして、スカッフィングが発生した時の負荷Ｍ及び歯車バルク温度Ｔｄを取得し、スカッフィング発生限界歯面温度ＴＳが決定される。又は、参考文献に記載されている潤滑油を使用する場合、参考文献に記載されているスカッフィング発生限界歯面温度ＴＳを用いることができる。
（２）そして、スカッフィング発生限界歯面温度ＴＳに安全率をかけて歯面温度上限値ＴＨが決定される。また、歯面温度下限値ＴＬは潤滑油温調器１２の能力や、冷却水循環にかかる費用等が考慮されて、別途決定される。
In the first embodiment, scuffing is prevented by adjusting the flow rate of the cooling water, but is not limited thereto. For example, the amount of lubricating oil supplied may be adjusted.
In this case, the following method is used.
(1) First, a gear test is performed under the condition of a constant oil supply amount. Then, the load M and the gear bulk temperature Td when scuffing occurs are acquired, and the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS is determined. Alternatively, when the lubricating oil described in the reference is used, the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS described in the reference can be used.
(2) Then, the tooth surface temperature upper limit TH is determined by multiplying the scuffing occurrence limit tooth surface temperature TS by a safety factor. The tooth surface temperature lower limit value TL is determined separately in consideration of the capability of the lubricating
（３）さらに、負荷が一定の条件で、歯車試験が行われ、歯車バルク温度Ｔｂと給油量Ｑの関係が取得される。この関係を基に、給油量上限値ＱＨ及び給油量下限値ＱＬが決定される。給油量上限値ＱＨや、給油量下限値ＱＬは、これまでの運用実績や、試験等から得られる値である。（１）〜（３）の処理は予め行われる。 (3) Further, a gear test is performed under a condition where the load is constant, and the relationship between the gear bulk temperature Tb and the oil supply amount Q is acquired. Based on this relationship, an oil supply upper limit value QH and an oil supply lower limit value QL are determined. The oil supply upper limit QH and the oil supply lower limit QL are values obtained from past operation results, tests, and the like. The processes (1) to (3) are performed in advance.
（４）そして、図６のステップＳ１２２で計算した歯面温度が歯面温度下限値ＴＬ〜Ｔｈの領域外である場合、制御装置１の潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの領域で潤滑油の給油量を変化させる。
すなわち、図６のステップＳ１２２で計算した歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＬ以上であれば、潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの間で給油量を増加させる。また、図６のステップＳ１２２で計算した歯面温度Ｔが歯面温度下限値ＴＬ未満であれば、潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの間で給油量を減少させる。そして、図６のステップＳ１２２で計算した歯面温度Ｔが歯面温度上限値ＴＨ以下、歯面温度下限値ＴＬより大きい場合（ＴＬ＜Ｔ≦ＴＨ）、潤滑油制御部１１２は給油量を維持する。
ちなみに、（４）の処理は、図６のステップＳ１３１〜Ｓ１３５に相当する処理である。
(4) When the tooth surface temperature calculated in step S122 in FIG. 6 is outside the region of the tooth surface temperature lower limit value TL to Th, the lubricating
That is, if the tooth surface temperature T calculated in step S122 of FIG. 6 is equal to or higher than the tooth surface temperature upper limit value TL, the lubricating
Incidentally, the process (4) is a process corresponding to steps S131 to S135 of FIG.
［第２実施形態］
（システム構成）
図９は、第２実施形態で用いられる歯車温度制御システムの構成例を示す図である。
図９の歯車温度制御システムＺｂは、計算機１１、回転計１７、温度センサ１６が省略されている点が図３に示す歯車温度制御システムＺａと異なる点である。その他の構成は、図３に示す歯車温度制御システムＺａと同様の構成であるため、説明を省略する。
[Second Embodiment]
(System configuration)
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a gear temperature control system used in the second embodiment.
The gear temperature control system Zb in FIG. 9 is different from the gear temperature control system Za shown in FIG. 3 in that the
また、制御装置１の構成は図４に示すものと同様であるが、制御装置１の比較部１１１及び潤滑油制御部１１２が以下の処理を行う点で異なっている。
（１）制御装置１の比較部１１１は、負荷Ｍの比較を行う。
（２）制御装置１の潤滑油制御部１１２は、比較部１１１における負荷Ｍの比較結果に基づいて潤滑油温調器１２を制御する。
The configuration of the control device 1 is the same as that shown in FIG. 4 except that the
(1) The
(2) The
なお、図９に示す歯車温度制御システムＺｂは、モータ電流計測器１３、が備えられている点が図１２に示す歯車システムＺ１と異なっている。また、図９に示す歯車温度制御システムＺｂは、スリップリング２１３（図１２）、歯面温度を計測するための温度センサ２１１（図１２）が備えられていない点が図１２に示す歯車システムＺ１と異なっている。
The gear temperature control system Zb shown in FIG. 9 is different from the gear system Z1 shown in FIG. 12 in that a motor
（フローチャート）
図１０は、第２実施形態で用いられる歯車温度制御システムの処理手順を示すフローチャートである。適宜図３、図４及び図９を参照する。
まず、制御装置１の入力装置１０５を介して、事前に用意されている歯車装置２の設計情報（設計寸法）が制御装置１に入力される（Ｓ２０１）。ちなみに、ステップＳ２０１の処理は省略可能である。
続いて、制御装置１の入力装置１０５を介して、基準情報が制御装置１に入力される（Ｓ２０２）。基準情報は、以下で説明する負荷下限値ＭＬ、負荷上限値ＭＨ、歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄである。歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄは、第１実施形態におけるものと同様のものである。なお、ステップＳ２０２の処理は、図２のステップＳ１に相当する処理である。
(flowchart)
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the gear temperature control system used in the second embodiment. Reference is made to FIGS. 3, 4 and 9 as appropriate.
First, design information (design dimensions) of the
Subsequently, the reference information is input to the control device 1 via the
（負荷下限値ＭＬ、負荷上限値ＭＨ）
ここで、負荷下限値ＭＬ及び負荷上限値ＭＨについて図１１を用いて説明する。
図１１は、負荷の時間変化例を示す図である。
なお、ここでの負荷Ｍは、例えば、モータ電流値である。
図１１に示す時間変化は、事前に実施したスカッフィング発生試験の結果である。まず、設計者は、スカッフィング発生限界負荷Ｍｄを求める。そして、設計者は、スカッフィング発生限界負荷Ｍｄに対して余裕度を持った負荷上限値ＭＨを決め、さらに負荷上限値ＭＨに対してある幅を有する負荷下限値ＭＬを決める。Ｐ１１〜Ｐ１４については後記する。
なお、負荷上限値ＭＨや、負荷下限値ＭＬは、これまでの運用実績や、試験等から得られる値である。
(Load lower limit ML, Load upper limit MH)
Here, the load lower limit ML and the load upper limit MH will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of load change over time.
The load M here is, for example, a motor current value.
The time change shown in FIG. 11 is the result of a scuffing test performed in advance. First, the designer obtains the scuffing generation limit load Md. Then, the designer determines a load upper limit value MH having a margin with respect to the scuffing generation limit load Md, and further determines a load lower limit value ML having a certain width with respect to the load upper limit value MH. P11 to P14 will be described later.
Note that the load upper limit value MH and the load lower limit value ML are values obtained from past operation results, tests, and the like.
ここで、負荷上限値ＭＨや、負荷下限値ＭＬの具体的な決定手法について説明する。
まず、給油量及び給油温度一定の条件で歯車試験が行われ、スカッフィングが生じた時の負荷Ｍｘを取得する。この負荷Ｍｘに安全率をかけることで負荷上限値ＭＨが決定される。さらに、歯車装置２の能力等が考慮されることで、負荷下限値ＭＬが決定される。
Here, a specific method for determining the load upper limit value MH and the load lower limit value ML will be described.
First, a gear test is performed under the condition of a constant oil supply amount and oil supply temperature to obtain a load Mx when scuffing occurs. The load upper limit value MH is determined by applying a safety factor to the load Mx. Furthermore, the load lower limit ML is determined by taking into account the capability of the
図１０の説明に戻る。
ステップＳ２０２の後、モータ電流計測器１３がモータ電流値を計測することで負荷Ｍを計測する（負荷Ｍ計測；Ｓ２０３）。なお、前記したように、モータ電流値の代わりにトルクが計測されてもよい。なお、ステップＳ２０３の処理は、図２のステップＳ２の処理に相当する処理である。
そして、制御装置１の比較部１１１は、負荷Ｍが、歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ以上であるか否かを判定する（Ｍ≧Ｍｄ？；Ｓ２０４）。
ステップＳ２０４の結果、負荷Ｍが歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ以上である場合（Ｓ２０４→Ｙｅｓ）、制御装置１の表示処理部１１３は、表示装置１４に疲労損傷発生の警告を表示させ（警告表示；Ｓ２０５）、歯車温度制御システムＺｂはステップＳ２１１へ処理を進める。なお、ステップＳ２０４及びステップＳ２０５の処理は省略可能である。
Returning to the description of FIG.
After step S202, the motor
And the
As a result of step S204, when the load M is equal to or greater than the load Md at the time of occurrence of tooth surface fatigue damage (S204 → Yes), the
ステップＳ２０４の結果、負荷Ｍが歯面疲労損傷発生時負荷Ｍｄ未満である場合（Ｓ２０４→Ｎｏ）、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨより大きいか否かを判定する（Ｍ＞ＭＨ？；Ｓ２１１）。 As a result of step S204, when the load M is less than the load Md at the time of occurrence of tooth surface fatigue damage (S204 → No), it is determined whether or not the load M is greater than the load upper limit value MH (M> MH ?; S211).
ステップＳ２１１の結果、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨより大きい場合（Ｓ２１１→Ｙｅｓ）、制御装置１の潤滑油制御部１１２は、潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を増加させる（Ｓ２１２）。そして、歯車温度制御システムＺｂはステップＳ２０３へ処理を戻す。
As a result of step S211, when the load M is larger than the load upper limit value MH (S211 → Yes), the lubricating
ステップＳ２１１の結果、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨ以下である場合（Ｓ２１１→Ｎｏ）、制御装置１の比較部１１１は、負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ２１３）。
ステップＳ２１３の結果、負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ以下の場合（Ｓ２１３→Ｙｅｓ）、制御装置１の潤滑油制御部１１２は、潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を減少させる（Ｓ２１４）。そして、歯車温度制御システムＺｂはステップＳ２０３へ処理を戻す。
As a result of step S211, when the load M is less than or equal to the load upper limit value MH (S211 → No), the
As a result of step S213, when the load M is less than or equal to the load lower limit value ML (S213 → Yes), the lubricating
ステップＳ２１３の結果、負荷Ｍが負荷下限値ＭＬより大きい場合（Ｓ２１３→Ｎｏ）、負荷Ｍは、負荷下限値ＭＬより大きく、かつ、負荷上限値ＭＨ以下である（ＭＬ＜Ｍ≦ＭＨ）。この場合、制御装置１の潤滑油制御部１１２は、潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を維持させ（Ｓ２１５）、歯車温度制御システムＺｂはステップＳ２０３へ処理を戻す。
なお、ステップＳ２１１，Ｓ２１３の処理が図２のステップＳ２に相当する処理である。そして、ステップＳ２１２，Ｓ２１４，Ｓ２１５の処理が図２のステップＳ４に相当する処理である。なお、図２のステップＳ５に相当する処理は、図１０では省略している。
As a result of step S213, when the load M is larger than the load lower limit ML (S213 → No), the load M is larger than the load lower limit ML and equal to or less than the load upper limit MH (ML <M ≦ MH). In this case, the lubricating
Note that the processing in steps S211 and S213 is processing corresponding to step S2 in FIG. And the process of step S212, S214, S215 is a process corresponded to step S4 of FIG. Note that the processing corresponding to step S5 in FIG. 2 is omitted in FIG.
負荷Ｍが大きくなれば歯面温度Ｔが上昇し、負荷Ｍが小さくなれば歯面温度Ｔが加工することがわかっている。従って、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨより大きい場合（Ｓ２１１→Ｙｅｓ）、制御装置１は、潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を増加させる（Ｓ２１２）ことで歯面温度を低下させる。また、負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ以下の場合（Ｓ２１３→Ｙｅｓ）、制御装置１は、潤滑油温調器１２内の冷却水の流量を減少させる（Ｓ２１４）ことで歯面温度を上げる。
このようにして、第２実施形態で用いられる歯車温度制御システムＺｂは、歯面温度の調整を行う。
It is known that if the load M increases, the tooth surface temperature T increases, and if the load M decreases, the tooth surface temperature T processes. Therefore, when the load M is larger than the load upper limit value MH (S211 → Yes), the control device 1 decreases the tooth surface temperature by increasing the flow rate of the cooling water in the lubricating oil temperature controller 12 (S212). When the load M is equal to or lower than the load lower limit ML (S213 → Yes), the control device 1 increases the tooth surface temperature by decreasing the flow rate of the cooling water in the lubricating oil temperature adjuster 12 (S214).
In this way, the gear temperature control system Zb used in the second embodiment adjusts the tooth surface temperature.
図１０の処理について、図１１を参照して説明する。
まず、点Ｐ１１、点Ｐ１３及び点Ｐ１４において、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨを超えている。これは、図１０のステップＳ２１１において、「Ｙｅｓ」が選択された場合に相当する。式（１）及び式（３）より負荷Ｍが大きくなると、歯面温度Ｔも上昇する。このとき、図１０のステップＳ２１２の処理によって、潤滑油を冷却する冷却水の流量が増加することにより、潤滑油の温度が下がる。温度の下がった潤滑油が、噴出口Ｊ（図９参照）から噴出し、歯車２０１に流れることで歯面温度が低くなる。前記したように、スカッフィングとは、歯面温度が上昇することで油膜が切れることにより生じる。歯面温度が低くなることで、油膜が正常な状態となり、歯車２０１の駆動が滑らかになる。すなわち、負荷Ｍも低くなる。
The process of FIG. 10 will be described with reference to FIG.
First, at point P11, point P13, and point P14, the load M exceeds the load upper limit value MH. This corresponds to the case where “Yes” is selected in step S211 of FIG. When the load M increases from the equations (1) and (3), the tooth surface temperature T also increases. At this time, the temperature of the lubricating oil decreases as the flow rate of the cooling water for cooling the lubricating oil increases by the process of step S212 of FIG. As the temperature of the lubricating oil is ejected from the ejection port J (see FIG. 9) and flows to the
そして、点Ｐ１２において、負荷Ｍが負荷上限値ＭＬ以下となる。これは、図１０のステップＳ２１３において、「Ｙｅｓ」が選択された場合に相当する。このとき、図１０のステップＳ２１４の処理によって、冷却水の流量が減少することにより、歯面温度Ｔが増加する。つまり、スカッフィングを意図的に生じやすくすることで、負荷Ｍが大きくなる。これにより、歯車２０１における空回り等を防止することができ、適切な負荷Ｍを維持することができる。
At point P12, the load M becomes equal to or less than the load upper limit value ML. This corresponds to the case where “Yes” is selected in step S213 of FIG. At this time, the tooth surface temperature T increases as the flow rate of the cooling water decreases by the process of step S214 of FIG. That is, by making scuffing easy to occur intentionally, the load M increases. Thereby, idling in the
そして、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨ以下、負荷下限値ＭＬより大きい場合、冷却水の流量は維持される。 And when the load M is below the load upper limit MH and larger than the load lower limit ML, the flow rate of the cooling water is maintained.
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、歯面温度を計算する必要がないため、第１実施形態と比較して計算時間が短く（処理負荷を軽減することができ）、歯車温度制御システムＺｂの構成を簡便なものとすることができる。
また、第１実施形態と同様、図１０のステップＳ２１３において、負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ以下であれば、冷却水の流量を減少させることで、負荷Ｍが負荷上限値ＭＨを上回ったことによって増加した潤滑油温調器１２内の冷却水を減少させる。このようにすることで、冷却水の流量を適切に保つことができる。
According to the second embodiment, in addition to the same effect as the first embodiment, it is not necessary to calculate the tooth surface temperature, so the calculation time is shorter than that of the first embodiment (reducing the processing load). The configuration of the gear temperature control system Zb can be simplified.
As in the first embodiment, in step S213 in FIG. 10, if the load M is equal to or lower than the load lower limit ML, the load M exceeds the load upper limit MH by reducing the flow rate of the cooling water. The cooling water in the increased lubricating
なお、第２実施形態では、冷却水の流量が調整されることで、スカッフィングの防止が行われているが、これに限らない。例えば、潤滑油の給油量が調整されることが行われてもよい。
この場合、以下のような手法が用いられる。
（１）給油量及び給油温度一定の条件で歯車試験が行われ、スカッフィングが生じた時の負荷Ｍｘを取得する。
（２）この負荷Ｍｘに安全率をかけることで負荷上限値ＭＨが決定される。さらに、歯車装置２の能力等が考慮されることで、負荷下限値ＭＬが決定される。
（３）さらに、負荷が一定の条件で、歯車試験が行われ、歯車バルク温度Ｔｂと給油量Ｑの関係が取得される。この関係を基に、給油量上限値ＱＨ及び給油量下限値ＱＬが決定される。給油量上限値ＱＨや、給油量下限値ＱＬは、これまでの運用実績や、試験等から得られる値である。（１）〜（３）の処理は予め行われる。
In the second embodiment, scuffing is prevented by adjusting the flow rate of the cooling water, but is not limited thereto. For example, the amount of lubricating oil supplied may be adjusted.
In this case, the following method is used.
(1) A gear test is performed under conditions of a constant amount of oil supply and a supply temperature, and a load Mx when scuffing occurs is obtained.
(2) The load upper limit value MH is determined by applying a safety factor to the load Mx. Furthermore, the load lower limit ML is determined by taking into account the capability of the
(3) Further, a gear test is performed under a condition where the load is constant, and the relationship between the gear bulk temperature Tb and the oil supply amount Q is acquired. Based on this relationship, an oil supply upper limit value QH and an oil supply lower limit value QL are determined. The oil supply upper limit QH and the oil supply lower limit QL are values obtained from past operation results, tests, and the like. The processes (1) to (3) are performed in advance.
（４）そして、図１０のステップＳ２０３で取得した負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ〜負荷上限値ＭＨの領域外である場合、制御装置１の潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの領域で潤滑油の給油量を変化させる。
すなわち、図１０のステップＳ２０３で取得した負荷Ｍが負荷上限値ＭＨ以下であれば、潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの間で給油量を増加させる。また、図１０のステップＳ２０３で取得した負荷Ｍが負荷下限値ＭＬ未満であれば、潤滑油制御部１１２は給油量下限値ＱＬ〜給油量上限値ＱＨの間で給油量を減少させる。そして、図１０のステップＳ２０３で取得した負荷Ｍが負荷上限値ＭＨ以下、負荷下限値ＭＬより大きい場合（ＭＬ＜Ｍ≦ＭＨ）、潤滑油制御部１１２は給油量を維持する。
(4) When the load M acquired in step S203 in FIG. 10 is outside the range of the load lower limit value ML to the load upper limit value MH, the lubricating
That is, if the load M acquired in step S203 of FIG. 10 is equal to or less than the load upper limit value MH, the lubricating
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to having all the configurations described. In addition, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、前記した各構成、機能、各部１１１〜１１３，１１１１〜１１１２、記憶装置１０２，１１０２等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図４及び図５に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ１０３，１１０３等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
Further, each of the above-described configurations, functions,
In each embodiment, control lines and information lines are those that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown on the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are connected to each other.
１ 制御装置（制御部）
２ 歯車装置
３ 動力源
４ 負荷計測器（情報取得部）
５ 潤滑油制御装置（潤滑油制御部）
１１ 計算機
１２ 潤滑油温調器（潤滑油制御部）
１３ モータ電流計測器
１４ 表示装置（表示部）
１５ データロガ（情報取得部）
１７ 回転計
１１１ 比較部
１１２ 潤滑油制御部
２０１ 歯車
２０１ａ 小歯車
２０１ｂ 大歯車
１１３ 表示処理部
１１１１ 位相同期部
１１１２ 計算部（温度推定部）
Ｚ，Ｚａ，Ｚｂ 歯車温度制御システム
1 Control device (control unit)
2 Gear device 3
5 Lubricating oil control device (lubricating oil control unit)
11
13 Motor current measuring instrument 14 Display device (display unit)
15 Data logger (information acquisition unit)
17
Z, Za, Zb Gear temperature control system
Claims (15)
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、潤滑油に関する制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする歯車温度制御システム。 An information acquisition unit for acquiring information on a load of a power source that transmits movement to at least the gear;
Based on information including information on the load of the power source, a control unit that performs control on the lubricating oil,
A gear temperature control system comprising:
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、前記動力源の歯面温度を推定する温度推定部と、
推定された前記歯面温度を基に、前記潤滑油に関する制御を行う潤滑油制御部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の歯車温度制御システム。 The controller is
Based on information including information on the load of the power source, a temperature estimation unit that estimates the tooth surface temperature of the power source;
Based on the estimated tooth surface temperature, a lubricant control unit that performs control related to the lubricant,
The gear temperature control system according to claim 1, comprising:
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、前記動力源の前記歯面温度を推定し、
前記潤滑油制御部は、
推定された前記歯面温度が第１の温度より大きい場合、前記潤滑油を冷却する冷却水の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項２に記載の歯車温度制御システム。 The temperature estimator is
Based on information including information on the load of the power source, estimate the tooth surface temperature of the power source,
The lubricating oil control unit
3. The gear temperature control system according to claim 2, wherein when the estimated tooth surface temperature is higher than a first temperature, a flow rate of cooling water for cooling the lubricating oil is increased.
推定された前記歯面温度が、前記第１の温度より低い第２の温度未満の場合、前記冷却水の流量を減少させる
ことを特徴とする請求項３に記載の歯車温度制御システム。 The lubricating oil control unit
The gear temperature control system according to claim 3, wherein when the estimated tooth surface temperature is lower than a second temperature lower than the first temperature, the flow rate of the cooling water is decreased.
前記制御部は、前記動力源の負荷を基に、前記潤滑油に関する制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車温度制御システム。 The information acquisition unit acquires a load of the power source,
The gear temperature control system according to claim 1, wherein the control unit performs control related to the lubricating oil based on a load of the power source.
前記動力源の負荷が第１の値より大きい場合、前記潤滑油を冷却する冷却水の供給量を増加させる
ことを特徴とする請求項５に記載の歯車温度制御システム。 The controller is
The gear temperature control system according to claim 5, wherein when the load of the power source is larger than a first value, the supply amount of cooling water for cooling the lubricating oil is increased.
前記動力源の負荷が前記第１の値より低い第２の値未満の場合、前記冷却水の供給量を減少させる
ことを特徴とする請求項６に記載の歯車温度制御システム。 The controller is
The gear temperature control system according to claim 6, wherein when the load of the power source is less than a second value lower than the first value, the supply amount of the cooling water is decreased.
前記動力源の負荷が、前記動力源の疲労損傷が生じる値より大きい場合、表示部に警告を表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車温度制御システム。 The controller is
The gear temperature control system according to claim 1, wherein a warning is displayed on a display unit when a load of the power source is larger than a value causing fatigue damage of the power source.
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、潤滑油に関する制御を行う
ことを特徴とする歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system that includes at least an information acquisition unit that acquires information on a load of a power source that transmits motion to the gear and a control unit, and controls the temperature of the gear,
A gear temperature control method, comprising: performing control related to lubricating oil based on information including information related to a load of the power source.
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、前記動力源の歯面温度を推定し、
推定された前記歯面温度を基に、前記潤滑油に関する制御を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
Based on information including information on the load of the power source, estimate the tooth surface temperature of the power source,
The gear temperature control method according to claim 9, wherein control relating to the lubricating oil is performed based on the estimated tooth surface temperature.
前記動力源の負荷に関する情報を含む情報を基に、前記動力源の前記歯面温度を推定し、
推定された前記歯面温度が第１の温度より大きい場合、潤滑油を冷却する冷却水の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項１０に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
Based on information including information on the load of the power source, estimate the tooth surface temperature of the power source,
11. The gear temperature control method according to claim 10, wherein when the estimated tooth surface temperature is higher than the first temperature, the flow rate of cooling water for cooling the lubricating oil is increased.
推定された前記歯面温度が、前記第１の温度より低い第２の温度未満の場合、前記冷却水の流量を減少させる
ことを特徴とする請求項１１に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
The gear temperature control method according to claim 11, wherein when the estimated tooth surface temperature is less than a second temperature lower than the first temperature, the flow rate of the cooling water is decreased.
前記動力源の負荷を取得し、
前記動力源の負荷を基に、前記潤滑油に関する制御を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
Obtaining the load of the power source;
The gear temperature control method according to claim 9, wherein control relating to the lubricating oil is performed based on a load of the power source.
前記動力源の負荷が第１の値より大きい場合、前記潤滑油を冷却する冷却水の供給量を増加させる
ことを特徴とする請求項１３に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
The gear temperature control method according to claim 13, wherein when the load of the power source is greater than a first value, the supply amount of cooling water for cooling the lubricating oil is increased.
前記動力源の負荷が前記第１の値より低い第２の値未満の場合、前記冷却水の供給量を減少させる
ことを特徴とする請求項１４に記載の歯車温度制御方法。 The control unit of the gear temperature control system includes:
The gear temperature control method according to claim 14, wherein when the load of the power source is less than a second value lower than the first value, the supply amount of the cooling water is decreased.
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