JP2020184203A - 衝突発生時の最大荷重推定装置および機械ダメージ診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可動部の位置情報とサーボアンプによって可動部を駆動・制御する力情報とを蓄積する監視データデータベース20と、位置情報と力情報から可動部の質量を同定する衝突体質量同定器30と、位置情報と力情報と可動部の質量とから被衝突体の等価剛性を同定する衝突動作分析器40と、位置情報と等価剛性から衝突時に生じた衝突荷重の最大値である最大荷重推定値を推定する最大荷重推定器50と、を備える。
【選択図】図4
Description
<観測可能な信号>
fm(t):モータ3から衝突体(図1では主軸頭)6へ印加される力(モータ3で発生す
るトルクの推力換算値)
y0(t):衝突体6の変位 (衝突時t=0の位置y0(0)=0とする)
<観測できない信号・定数>
fc(t):衝突荷重
y1(t):被衝突体9の変位 (衝突時t=0の位置y1(0)=0とする)
m0:衝突体6の質量
m1:被衝突体9の等価質量
k:バネ要素10のバネ定数 (被衝突体9の等価剛性)
を定義する。
Fm(s)=L{fm(t)},Y0(s)=L{y0(t)}
である。sはラプラス演算子を表し、L{・}は{ }内に記された関数のラプラス変換を意味する。
式(8)は、入力、出力をそれぞれ、
(入力) Fm(s)+(m0+m1)・limt→+0(d/dt)・y0(t)、(出力) Y0(s)
とした時のコンプライアンス特性が、高域遮断特性を持つ二次遅れ特性となることを意味する。また、同様に、式(9)も、入力、出力を、
(入力) Fm(s)+m0・limt→-0(d/dt)・y0(t)、(出力) Y0(s)
とした時のコンプライアンス特性が、高域遮断特性を持つ二次遅れ特性となることを意味する。また、二次遅れ特性では、高域遮断特性のカットオフ周波数が、
{1/(2π)}・√{k/(m0+m1)}
となること、および極低周波域(s≒0)では利得が、
1/k
となることから、コンプライアンス特性を評価することにより、バネ要素10のバネ定数(被衝突体9の等価剛性)kを同定することができることを意味する。
{1/(2π)}・√{k/(m0+m1)}
がコンプライアンス特性から得られたカットオフ周波数fxと一致するとして、下記の式(12)に基づきバネ定数(等価剛性)kを同定する。
Claims (7)
- サーボモータにより直線軸に沿って駆動される可動部と、
前記可動部の位置を検出する位置検出器と、
前記サーボモータが発生する力、または前記可動部に伝達される力を制御するサーボアンプと、
前記可動部の可動範囲内に配置された干渉物と、
を備えた機械において前記可動部と前記干渉物の衝突時の最大荷重を推定する最大荷重推定装置であって、
前記位置検出器が検出した前記可動部の位置の位置情報と、前記サーボアンプによって制御される力の力情報とを蓄積する監視データデータベースと、
前記可動部と前記干渉物が衝突した際に、前記監視データデータベースから衝突発生以前の前記位置情報および前記力情報を取得し、前記位置情報と前記力情報から前記可動部の質量を同定する衝突体質量同定器と、
前記監視データデータベースから衝突発生前後の時系列の前記位置情報および時系列の前記力情報を取得し、前記位置情報および前記力情報と、前記可動部の質量とに基づき、前記干渉物と前記干渉物を支える周辺の構造物とからなる被衝突体の等価剛性を同定する衝突動作分析器と、
前記監視データデータベースから衝突発生以降の時系列の前記位置情報を取得し、前記位置情報と前記等価剛性から前記衝突時に生じた衝突荷重を算出し、さらにその最大値である最大荷重推定値を推定する最大荷重推定器と、
を備えたことを特徴とする最大荷重推定装置。 - 請求項1に記載の最大荷重推定装置であって、
前記衝突動作分析器は、
衝突発生前後の前記位置情報と前記可動部の質量とから前記可動部の質量と前記被衝突体の等価質量の和である質量和を同定する質量和同定器と、
衝突発生以降の前記位置情報と前記質量和とから、衝突発生直後の運動量を演算する運動量演算器と、
衝突発生以降の時系列の前記位置情報と時系列の前記力情報をそれぞれ周波数解析し、当該位置情報の周波数特性と当該力情報の周波数特性を演算する周波数解析器と、
前記位置情報の周波数特性と、前記力情報の周波数特性と、前記運動量とからコンプライアンス特性を演算し、当該コンプライアンス特性が示す高域遮断特性のカットオフ周波数から前記質量和を用いて前記被衝突体の等価剛性を同定する等価剛性同定器と、
を備えたことを特徴とする最大荷重推定装置。 - 請求項1に記載の最大荷重推定装置であって、
前記衝突動作分析器は、
衝突発生前後の前記位置情報と前記可動部の質量とから前記可動部の質量と前記被衝突体の等価質量の和である質量和を同定する質量和同定器と、
衝突発生以前の前記位置情報と前記可動部の質量とから、衝突発生直前の運動量を演算する運動量演算器と、
衝突発生以降の時系列の前記位置情報と時系列の前記力情報をそれぞれ周波数解析し、当該位置情報の周波数特性と当該力情報の周波数特性を演算する周波数解析器と、
前記位置情報の周波数特性と、前記力情報の周波数特性と、前記運動量とからコンプライアンス特性を演算し、当該コンプライアンス特性が示す高域遮断特性のカットオフ周波数から前記質量和を用いて前記被衝突体の等価剛性を同定する等価剛性同定器と、
を備えたことを特徴とする最大荷重推定装置。 - 請求項1に記載の最大荷重推定装置であって、
前記衝突動作分析器は、
衝突発生前後の前記位置情報と前記可動部の質量とから前記可動部の質量と前記被衝突体の等価質量の和である質量和を同定する質量和同定器と、
衝突発生以降の前記位置情報と前記質量和とから、衝突発生直後の運動量を演算する運動量演算器と、
衝突発生以降の時系列の前記位置情報と時系列の前記力情報をそれぞれ周波数解析し、当該位置情報の周波数特性と当該力情報の周波数特性を演算する周波数解析器と、
前記位置情報の周波数特性と、前記力情報の周波数特性と、前記運動量とからコンプライアンス特性を演算し、当該コンプライアンス特性が示す極低周波域の利得から前記被衝突体の等価剛性を同定する等価剛性同定器と、
を備えたことを特徴とする最大荷重推定装置。 - 請求項1に記載の最大荷重推定装置であって、
前記衝突動作分析器は、
衝突発生以前の前記位置情報と前記可動部の質量とから、衝突発生直前の運動量を演算する運動量演算器と、
衝突発生以降の時系列の前記位置情報と時系列の前記力情報をそれぞれ周波数解析し、当該位置情報の周波数特性と当該力情報の周波数特性を演算する周波数解析器と、
前記位置情報の周波数特性と、前記力情報の周波数特性と、前記運動量とからコンプライアンス特性を演算し、当該コンプライアンス特性が示す極低周波域の利得から前記被衝突体の等価剛性を同定する等価剛性同定器と、
を備えたことを特徴とする最大荷重推定装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の最大荷重推定装置と、前記最大荷重推定値に基づき、当該機械を構成する少なくとも1つの部品の機械ダメージを診断する機械ダメージ診断器と、を備えたことを特徴とする機械ダメージ診断装置。
- 請求項6に記載の機械ダメージ診断装置であって、
前記機械ダメージ診断器は、
機械を構成する部品と当該部品の耐荷重を備えたリストを格納した部品リストデータベースと、
前記最大荷重推定値と、前記部品リストデータベースに格納された各部品の耐荷重とを比較し、前記最大荷重推定値が前記耐荷重を超える部品のリストを診断結果として出力する耐荷重比較器と、
前記耐荷重比較器から診断結果が出力された場合にオペレータに部品交換の必要性を通知、注意喚起するとともに、必要に応じて交換が必要な部品のリストをオペレータに伝達することが可能な診断結果出力器と、
を備えたことを特徴とする機械ダメージ診断装置。
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DE102021128562A1 (de) | 2020-11-04 | 2022-05-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Elektrode für lithium-ionen-sekundärbatterie und herstellungs-verfahren einer elektrode für lithium-ionen-sekundärbatterie |
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