JP2022073001A - Protection apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a structure of a protection apparatus for protecting a drive unit including a torque detector for detecting a torque induced on a rotation shaft to which a rotation drive force is transmitted, which structure can be readily mounted in the drive unit, and highly precisely protect the drive unit without affected by an adverse effect such as a noise derived from torque detection.SOLUTION: A protection apparatus 10 protects a testing apparatus 1 including: an electric motor 4 that generates a rotation drive force; a rotation shaft 6 that rotates with the rotation drive force; and a torque detector 7 that detects a torque induced on the rotation shaft 6. The protection apparatus 10 includes: a torque saturation detection unit 20 that detects based on the torque which is detected by the torque detector 7, whether or not a frequency that the torque exceeds a predetermined value is equal to or larger than a certain value; and a control unit 70 that, when the torque saturation detection unit 20 detects that the frequency that the torque exceeds the predetermined value is equal to or larger than the certain value, produces and outputs a suspend signal which suspends the rotation by the electric motor 4, of the rotation shaft 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、駆動源により生じる回転駆動力によって回転軸が回転する駆動装置を保護するための保護装置に関する。 The present invention relates to a protective device for protecting a drive device in which a rotary shaft is rotated by a rotary drive force generated by a drive source.

駆動源により生じる回転駆動力によって回転軸に生じるトルクは、トルク検出部によって検出される。前記トルク検出部の出力に基づいて、所定の信号を検出する装置が知られている。このような装置として、例えば特許文献1には、物理量検出素子からの信号が入力され、検出信号を出力する検出回路と、異常診断回路とを備える物理量検出回路が開示されている。 The torque generated on the rotating shaft by the rotational driving force generated by the drive source is detected by the torque detection unit. A device that detects a predetermined signal based on the output of the torque detection unit is known. As such a device, for example, Patent Document 1 discloses a physical quantity detection circuit including a detection circuit in which a signal from a physical quantity detection element is input and a detection signal is output, and an abnormality diagnosis circuit.

前記物理量検出回路では、前記異常診断回路は、前記検出回路の増幅回路よりも後段にある回路に入力される信号の大きさを監視する監視判定回路を有する。前記監視判定回路は、前記信号が飽和状態となった時に、ハイレベルになる信号を出力する。 In the physical quantity detection circuit, the abnormality diagnosis circuit has a monitoring determination circuit for monitoring the magnitude of a signal input to a circuit located after the amplifier circuit of the detection circuit. The monitoring determination circuit outputs a high-level signal when the signal is saturated.

また、異常診断を行う異常診断装置として、例えば特許文献2には、サーボモータにより回転するボールねじを介して移動体を移動させる送り軸を有する機械において、前記送り軸の異常を診断する装置が開示されている。 Further, as an abnormality diagnosis device for performing abnormality diagnosis, for example, Patent Document 2 describes a device for diagnosing an abnormality in the feed shaft in a machine having a feed shaft for moving a moving body via a ball screw rotated by a servomotor. It has been disclosed.

この装置では、前記送り軸の軸動作時に前記サーボモータの制御に係るサーボ情報を周波数解析することにより、前記送り軸の損傷周波数のピークの有無を確認して、該ピークがある場合には前記送り軸の異常と判断する。 In this device, the presence or absence of a peak of the damage frequency of the feed shaft is confirmed by frequency analysis of the servo information related to the control of the servo motor during the shaft operation of the feed shaft, and if there is the peak, the above is described. Judge that the feed axis is abnormal.

特開2016-183912号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-183912 国際公開2018/025634号公報International Publication No. 2018/025634

ところで、上述の特許文献2に開示されている異常診断装置は、サーボ情報を周波数解析して、その解析結果を用いて異常発生の判断を行う。そのため、前記異常診断装置では、事前に、異常の際に生じる周波数情報を取得しておく必要があるとともに、周波数解析のデータ処理技術が必要になる。したがって、前記異常診断装置は、他の装置に容易に実装できないという問題がある。 By the way, the abnormality diagnosis device disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 analyzes the servo information by frequency, and determines the occurrence of an abnormality by using the analysis result. Therefore, in the abnormality diagnosis device, it is necessary to acquire frequency information generated in the event of an abnormality in advance, and a data processing technique for frequency analysis is required. Therefore, the abnormality diagnosis device has a problem that it cannot be easily mounted on another device.

これに対し、上述の特許文献1に開示されている物理量検出回路は、他の装置に容易に実装できるものの、信号が飽和状態となった時点でハイレベルの信号を出力するため、前記信号がノイズ等によって一時的に飽和状態になった場合でも、前記ハイレベル信号を出力する。すなわち、特許文献1に開示されている物理量検出回路では、前記信号のノイズ等に対しても過敏に反応する可能性がある。 On the other hand, although the physical quantity detection circuit disclosed in Patent Document 1 described above can be easily mounted on another device, it outputs a high-level signal when the signal is saturated, so that the signal is used. Even if it is temporarily saturated due to noise or the like, the high level signal is output. That is, the physical quantity detection circuit disclosed in Patent Document 1 may react sensitively to noise and the like of the signal.

よって、前記物理量検出回路を、例えばトルク検出部を備える駆動装置の保護装置に用いた場合、前記信号のノイズ等に応じて出力されるハイレベル信号に基づいて装置の駆動が頻繁に停止するなどのように、前記駆動装置を過剰に保護する可能性がある。また、この場合には、前記装置を停止する機会が増えるため、前記装置の稼働率が低下する可能性がある。 Therefore, when the physical quantity detection circuit is used as a protection device for a drive device including a torque detection unit, for example, the drive of the device is frequently stopped based on a high level signal output in response to noise or the like of the signal. As such, there is a possibility of excessively protecting the drive device. Further, in this case, since the chance of stopping the device increases, the operating rate of the device may decrease.

このように、上述の特許文献1に開示されている物理量検出回路では、ノイズ等の影響を受けやすい。よって、トルク検出部を備える駆動装置を、過剰に保護することなく精度良く保護することが難しい。 As described above, the physical quantity detection circuit disclosed in Patent Document 1 described above is susceptible to noise and the like. Therefore, it is difficult to accurately protect the drive device provided with the torque detection unit without excessively protecting it.

本発明の目的は、回転駆動力が伝達される回転軸に生じるトルクを検出するトルク検出部を備える駆動装置を保護するための保護装置において、前記駆動装置に容易に実装できるとともに、トルク検出のノイズ等の影響を受けることなく前記駆動装置を精度良く保護可能な構成を提供することにある。 An object of the present invention is a protective device for protecting a drive device including a torque detection unit that detects torque generated on a rotary shaft to which a rotational drive force is transmitted, which can be easily mounted on the drive device and for torque detection. An object of the present invention is to provide a configuration capable of accurately protecting the drive device without being affected by noise or the like.

本発明の一実施形態に係る保護装置は、回転駆動力を生じる駆動源と、前記回転駆動力によって回転する回転軸と、前記回転軸に生じるトルクを検出するトルク検出部と、を備える駆動装置を保護するための保護装置である。この保護装置は、前記トルク検出部によって検出された前記トルクに基づいて、前記トルクが所定値を超えた頻度が一定以上であるかどうかを検出するトルク飽和検出部と、前記トルク飽和検出部によって前記トルクが前記所定値を超えた頻度が一定以上であると検出された場合に、前記駆動源による前記回転軸の回転を停止する停止信号を生成して出力する制御部と、を備えている(第1の構成)。 A protective device according to an embodiment of the present invention includes a drive source that generates a rotational drive force, a rotary shaft that is rotated by the rotary drive force, and a torque detection unit that detects torque generated in the rotary drive force. It is a protective device for protecting. This protection device includes a torque saturation detection unit that detects whether or not the frequency of the torque exceeding a predetermined value exceeds a certain level based on the torque detected by the torque detection unit, and the torque saturation detection unit. It includes a control unit that generates and outputs a stop signal for stopping the rotation of the rotating shaft by the drive source when it is detected that the frequency at which the torque exceeds the predetermined value exceeds a certain level. (First configuration).

このようにトルク検出部によって検出されたトルクが所定値を超えた頻度が一定以上の場合に、駆動源による回転軸の回転を停止することにより、前記トルク検出部を含む駆動装置の構成部品に過剰なトルクが継続して作用するのを防止できる。よって、前記駆動装置を保護することができる。一方、前記トルク検出部によって検出されたトルクが一時的に所定値を超えた場合には駆動源による回転軸の回転を停止しないことにより、前記トルク検出部によって検出されるトルクの信号にノイズ等が含まれる場合でも、駆動装置を無駄に停止させることを防止できる。したがって、駆動装置を効率良く運用しつつ、前記トルク検出部を含む駆動装置の構成部品を精度良く保護することができる。 When the frequency at which the torque detected by the torque detection unit exceeds a predetermined value exceeds a certain frequency in this way, the rotation of the rotating shaft by the drive source is stopped, so that the component of the drive device including the torque detection unit can be used. It is possible to prevent excessive torque from continuously acting. Therefore, the drive device can be protected. On the other hand, when the torque detected by the torque detection unit temporarily exceeds a predetermined value, the rotation of the rotating shaft by the drive source is not stopped, so that the torque signal detected by the torque detection unit is noisy or the like. Even when the above is included, it is possible to prevent the drive device from being stopped unnecessarily. Therefore, it is possible to accurately protect the components of the drive device including the torque detection unit while efficiently operating the drive device.

しかも、上述の構成を有する保護装置では、オンラインで周波数解析等を用いることなく、駆動装置の異常を検出して駆動源による回転軸の回転を停止するため、前記駆動装置に容易に実装することができる。 Moreover, in the protection device having the above-mentioned configuration, since the rotation of the rotating shaft by the drive source is stopped by detecting the abnormality of the drive device without using the frequency analysis or the like online, it can be easily mounted on the drive device. Can be done.

したがって、以上の構成により、駆動装置に容易に実装できるとともに、トルク検出のノイズ等の影響を受けることなく前記駆動装置を精度良く保護可能な保護装置を実現できる。 Therefore, with the above configuration, it is possible to realize a protective device that can be easily mounted on the drive device and that can accurately protect the drive device without being affected by torque detection noise or the like.

前記第1の構成において、前記トルク飽和検出部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクの移動平均と前記トルク検出部によるトルクの検出値との差分における最大値及び最小値の合計の絶対値が第1閾値以上の場合に、前記トルクが前記所定値を超えたと検出する(第2の構成)。 In the first configuration, the torque saturation detection unit is an absolute value of the total of the maximum value and the minimum value in the difference between the moving average of the torque detected by the torque detection unit and the torque detection value by the torque detection unit. Is equal to or greater than the first threshold value, it is detected that the torque exceeds the predetermined value (second configuration).

これにより、トルク飽和検出部は、トルク検出部によって検出されたトルクが所定値を瞬間的に超えた場合には、トルクが前記所定値を超えたと検出しない。前記トルク飽和検出部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクの移動平均とトルク検出値との差分を用いることにより、前記トルクが前記所定値を超えた頻度が一定以上の場合に、前記トルクが前記所定値を超えたと検出する。よって、前記トルク検出部によって検出されるトルクのノイズの影響を受けることなく、前記トルクが所定値を継続的に超えていることを精度良く検出できる。 As a result, the torque saturation detection unit does not detect that the torque exceeds the predetermined value when the torque detected by the torque detection unit momentarily exceeds the predetermined value. The torque saturation detection unit uses the difference between the moving average of the torque detected by the torque detection unit and the torque detection value, so that the torque exceeds a predetermined value at a certain frequency or more. Is detected to exceed the predetermined value. Therefore, it is possible to accurately detect that the torque continuously exceeds a predetermined value without being affected by the torque noise detected by the torque detection unit.

したがって、トルク検出のノイズ等の影響を受けることなく駆動装置を精度良く保護することができる。 Therefore, the drive device can be accurately protected without being affected by torque detection noise or the like.

前記第1または第2の構成において、前記トルク検出部によって検出された前記トルクに基づいて、前記駆動装置において前記駆動源から前記回転軸に回転駆動力を伝達する結合部で歯打ちが生じているかどうかを検出する歯打ち検出部をさらに備える(第3の構成)。 In the first or second configuration, based on the torque detected by the torque detecting unit, tooth striking occurs at the coupling portion that transmits the rotational driving force from the driving source to the rotating shaft in the driving device. A tooth striking detection unit for detecting the presence or absence is further provided (third configuration).

駆動装置が回転軸に回転駆動力を伝達する結合部を有し、該結合部が噛み合い部を有する場合、回転軸の回転方向の変化や回転駆動力の変化等によって、前記噛み合い部を構成する部材同士が接触及び離間を繰り返す歯打ち現象を生じる場合がある。このような歯打ち現象が生じた場合、駆動装置に過大な振動が生じる可能性がある。 When the drive device has a coupling portion that transmits a rotational driving force to the rotary shaft and the coupling portion has a meshing portion, the meshing portion is formed by a change in the rotational direction of the rotary shaft, a change in the rotational driving force, or the like. A tooth striking phenomenon may occur in which members repeatedly contact and separate from each other. When such a tooth striking phenomenon occurs, excessive vibration may occur in the drive device.

これに対し、上述の構成のように、駆動源によって生じる回転駆動力を回転軸に伝達する結合部の歯打ちを検出した場合に、前記駆動源による前記回転軸の回転を停止することにより、駆動装置で生じる振動が増大するのを防止できる。これにより、トルク検出部を含む駆動装置の構成部品を保護することができる。 On the other hand, as in the above configuration, when the tooth striking of the coupling portion that transmits the rotational driving force generated by the driving source to the rotating shaft is detected, the rotation of the rotating shaft by the driving source is stopped. It is possible to prevent the vibration generated in the drive device from increasing. This makes it possible to protect the components of the drive device including the torque detection unit.

前記第3の構成において、前記歯打ち検出部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクの実効値と移動平均との差分の絶対値が歯打ち閾値以上の場合に、前記結合部で歯打ちが生じていると検出する(第4の構成)。 In the third configuration, when the absolute value of the difference between the effective value of the torque detected by the torque detection unit and the moving average is equal to or greater than the tooth striking threshold value, the tooth striking detection unit performs tooth striking at the joint portion. Is detected (fourth configuration).

これにより、制御部は、結合部における歯打ちを精度良く検出できる。したがって、保護装置は、前記制御部によって前記結合部の歯打ちが検出された場合に、駆動源による回転軸の回転を停止することができる。よって、駆動装置を精度良く保護することができる。 As a result, the control unit can accurately detect the tooth striking at the joint portion. Therefore, the protective device can stop the rotation of the rotation shaft by the drive source when the tooth striking of the joint portion is detected by the control unit. Therefore, the drive device can be protected with high accuracy.

前記第1から第4の構成のうちいずれか一つの構成において、保護装置は、前記駆動源を含む制御対象に対する制御が有効であるかどうかを判定する制御有効判定部をさらに備える。前記駆動装置は、前記制御対象が有する複数の振動モードに対応して、前記トルク検出部の出力を入力側に負帰還させる複数のフィードバックループを備える。前記複数のフィードバックループは、それぞれ、前記複数の振動モードから一部の振動モードを抽出するバンドパスフィルタ、位相補償部及び振幅調整部を有する。前記バンドパスフィルタ及び前記位相補償部は、微分器として機能する。前記制御有効判定部は、前記制御対象に対する操作量の位相と前記フィードバックループの負帰還の信号の位相との差、及び、前記負帰還の信号の振幅変化に基づいて、前記制御対象に対する制御が有効かどうかを判定する(第5の構成)。 In any one of the first to fourth configurations, the protection device further includes a control validity determination unit for determining whether control for a control target including the drive source is valid. The drive device includes a plurality of feedback loops that negatively feed back the output of the torque detection unit to the input side corresponding to the plurality of vibration modes of the controlled object. Each of the plurality of feedback loops has a bandpass filter, a phase compensation unit, and an amplitude adjusting unit that extract a part of the vibration modes from the plurality of vibration modes. The bandpass filter and the phase compensator function as a differentiator. The control validity determination unit controls the control target based on the difference between the phase of the manipulated variable with respect to the control target and the phase of the negative feedback signal of the feedback loop, and the amplitude change of the negative feedback signal. It is determined whether it is valid (fifth configuration).

これにより、保護装置は、駆動源を含む制御対象に対する制御が有効であるかどうかを判定することができる。よって、前記保護装置が前記駆動源による回転軸の回転を停止した場合に、前記制御対象に対する制御が有効であるかどうかを判定することにより、前記保護装置による停止の原因が、制御の有効及び無効に関係しているかを把握することができる。 Thereby, the protective device can determine whether or not the control for the controlled object including the drive source is effective. Therefore, when the protection device stops the rotation of the rotating shaft by the drive source, the cause of the stop by the protection device is the effectiveness of the control and the effect of the control by determining whether the control for the control target is effective. You can see if it is related to invalidation.

本発明の一実施形態に係る保護装置は、トルク検出部によって検出されたトルクに基づいて、前記トルクが所定値を超えた頻度が一定以上であると検出された場合に、前記駆動源による前記回転軸の回転を停止する制御部を備えている。これにより、駆動装置に容易に実装できるとともに、トルク検出のノイズ等の影響を受けることなく前記駆動装置を精度良く保護可能な保護装置が得られる。 The protection device according to the embodiment of the present invention is the protection device according to the drive source when it is detected that the frequency of the torque exceeding a predetermined value is more than a certain frequency based on the torque detected by the torque detection unit. It is equipped with a control unit that stops the rotation of the rotating shaft. As a result, it is possible to obtain a protective device that can be easily mounted on the drive device and that can accurately protect the drive device without being affected by torque detection noise or the like.

図1は、本発明の実施形態に係る保護装置を備えた試験装置の概略構成を機能ブロックで示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a test device provided with a protective device according to an embodiment of the present invention in functional blocks. 図2は、制御装置及び保護装置の概略構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a control device and a protection device. 図3は、トルク飽和検出部の概略構成を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a torque saturation detection unit. 図4は、歯打ち検出部の概略構成を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a tooth striking detection unit. 図5は、トルク検出器の出力の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the output of the torque detector. 図6は、トルク検出器の出力の移動平均、差分の最大値及び最小値の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the moving average of the output of the torque detector, the maximum value and the minimum value of the difference. 図7は、結合部の歯打ち現象が生じた際のトルク検出器の出力の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the output of the torque detector when the tooth striking phenomenon of the joint portion occurs. 図8は、トルク検出器の出力の移動平均、実効値、歯打ちフラグの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a moving average, an effective value, and a tooth striking flag of the output of the torque detector. 図9は、トルク飽和検出部からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部からトルク飽和信号が出力された場合の制御部の動作を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the control unit when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit and when the torque saturation signal is output from the tooth striking detection unit. 図10は、制御効果判定部の概略構成を示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a control effect determination unit. 図11は、制御対象のステップ応答の信号波形の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of the signal waveform of the step response to be controlled. 図12は、制御対象に対して1次の共振周波数のsin波を入力した場合の信号波形の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a signal waveform when a sine wave having a first-order resonance frequency is input to a controlled object. 図13は、制御対象の振動特性が非線形特性で変化した場合の信号波形の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a signal waveform when the vibration characteristic of the controlled object changes due to the non-linear characteristic. 図14は、トルク飽和検出部からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部からトルク飽和信号が出力された場合の制御装置の動作の変形例1を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a modified example 1 of the operation of the control device when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit and when the torque saturation signal is output from the tooth striking detection unit. 図15は、トルク飽和検出部からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部からトルク飽和信号が出力された場合の制御装置の動作の変形例2を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a modified example 2 of the operation of the control device when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit and when the torque saturation signal is output from the tooth striking detection unit. 図16は、トルク飽和検出部からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部からトルク飽和信号が出力された場合の制御装置の動作の変形例3を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing a modified example 3 of the operation of the control device when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit and when the torque saturation signal is output from the tooth striking detection unit. 図17は、トルク飽和検出部からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部からトルク飽和信号が出力された場合の制御装置の動作の変形例4を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing a modified example 4 of the operation of the control device when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit and when the torque saturation signal is output from the tooth striking detection unit.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the figure are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

(全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る保護装置10を備えた試験装置1(駆動装置)の概略構成を機能ブロックで示す図である。この試験装置1は、自動車のモータなどの供試体Mの特性を試験するための試験装置である。なお、試験装置1によって試験する供試体Mは、モータ以外の回転体であってもよい。
(overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a test device 1 (driving device) provided with a protective device 10 according to an embodiment of the present invention in functional blocks. This test device 1 is a test device for testing the characteristics of a specimen M such as an automobile motor. The specimen M to be tested by the test apparatus 1 may be a rotating body other than the motor.

具体的には、試験装置1は、制御装置2と、モータ駆動回路3と、電動モータ4(駆動源)と、結合部5と、回転軸6と、トルク検出器7(トルク検出部)とを備える。 Specifically, the test device 1 includes a control device 2, a motor drive circuit 3, an electric motor 4 (drive source), a coupling portion 5, a rotary shaft 6, and a torque detector 7 (torque detector). To prepare for.

制御装置2は、入力指令であるモータトルク指令rと後述のフィードバック値とを用いて、モータ駆動回路3に対する駆動指令を生成する。制御装置2は、トルク検出器7の出力を用いてモータトルク指令rに対して負帰還する複数のフィードバックループ11,12を有する(図2参照)。なお、制御装置2が前記駆動指令を生成する構成は、従来と同様であるため、制御装置2の詳しい説明は省略する。フィードバックループ11,12の構成については後述する。 The control device 2 generates a drive command for the motor drive circuit 3 by using the motor torque command r which is an input command and the feedback value described later. The control device 2 has a plurality of feedback loops 11 and 12 that negatively feed back to the motor torque command r using the output of the torque detector 7 (see FIG. 2). Since the configuration in which the control device 2 generates the drive command is the same as in the conventional case, detailed description of the control device 2 will be omitted. The configuration of the feedback loops 11 and 12 will be described later.

モータ駆動回路3は、特に図示しないが、複数のスイッチング素子を有する。モータ駆動回路3は、前記駆動指令に基づいて前記複数のスイッチング素子が駆動することにより、電動モータ4の図示しないコイルに電力を供給する。 Although not particularly shown, the motor drive circuit 3 has a plurality of switching elements. The motor drive circuit 3 supplies electric power to a coil (not shown) of the electric motor 4 by driving the plurality of switching elements based on the drive command.

電動モータ4は、図示しない回転子及び固定子を有する。前記固定子のコイルにモータ駆動回路3から電力が供給されることにより、前記回転子が前記固定子に対して回転する。前記回転子は、結合部5及び回転軸6を介して、供試体Mに対し、供試体Mと一体で回転可能に連結されている。これにより、前記回転子の回転によって、電動モータ4から供試体Mにトルクを出力することができる。なお、電動モータ4の構成は、一般的なモータの構成と同様であるため、電動モータ4の詳しい説明は省略する。 The electric motor 4 has a rotor and a stator (not shown). By supplying electric power from the motor drive circuit 3 to the coil of the stator, the rotor rotates with respect to the stator. The rotor is rotatably connected to the test piece M with the test piece M via the coupling portion 5 and the rotation shaft 6. As a result, torque can be output from the electric motor 4 to the specimen M by the rotation of the rotor. Since the configuration of the electric motor 4 is the same as the configuration of a general motor, detailed description of the electric motor 4 will be omitted.

結合部5は、電動モータ4の回転子と回転軸6とを一体で回転可能に接続する。結合部5は、例えば、スプライン結合などの噛み合わせが可能な構造を含む。すなわち、結合部5は、噛み合い部を有する。なお、結合部は、回転軸6と供試体Mとの間に設けられていてもよい。また、試験装置1は、結合部を有していなくてもよい。この場合には、後述する保護装置10は、結合部の歯打ち現象を検出する歯打ち検出部を有していなくてもよい。 The coupling portion 5 integrally rotatably connects the rotor of the electric motor 4 and the rotary shaft 6. The coupling portion 5 includes a structure capable of meshing, for example, a spline coupling. That is, the coupling portion 5 has a meshing portion. The coupling portion may be provided between the rotating shaft 6 and the specimen M. Further, the test device 1 does not have to have a joint portion. In this case, the protective device 10 described later does not have to have a tooth striking detection unit for detecting the tooth striking phenomenon of the joint portion.

トルク検出器7は、電動モータ4と供試体Mとを接続する回転軸6に設けられている。トルク検出器7は、回転軸6で生じるトルクを検出する。トルク検出器7によって検出されたトルクの出力は、制御装置2にフィードバックループ11,12(図2参照)の入力値として入力されるとともに、後述する保護装置10に入力される。すなわち、トルク検出器7の出力は、フィードバック制御に用いられるとともに、試験装置1の保護制御に用いられる。なお、トルク検出器7の構成は、従来の構成と同様であるため、トルク検出器7の詳しい説明は省略する。 The torque detector 7 is provided on a rotating shaft 6 that connects the electric motor 4 and the specimen M. The torque detector 7 detects the torque generated by the rotating shaft 6. The output of the torque detected by the torque detector 7 is input to the control device 2 as an input value of the feedback loops 11 and 12 (see FIG. 2), and is also input to the protection device 10 described later. That is, the output of the torque detector 7 is used for feedback control and also for protection control of the test device 1. Since the configuration of the torque detector 7 is the same as the conventional configuration, a detailed description of the torque detector 7 will be omitted.

上述のような構成を有する試験装置1は、電動モータ4、結合部5、回転軸6、トルク検出器7及び供試体Mを含む軸系の剛性によって、電動モータ4の回転時に機械共振(単に共振という)が生じる。供試体Mの試験において、前記共振が周波数の測定範囲内で発生した場合、トルク検出器7では、電動モータ4の出力トルクに前記共振の振動成分が加わったトルク(例えば軸トルク)が検出される。そのため、前記共振の振動成分を除去することが望まれる。 The test device 1 having the above configuration has mechanical resonance (simply) when the electric motor 4 rotates due to the rigidity of the shaft system including the electric motor 4, the coupling portion 5, the rotating shaft 6, the torque detector 7, and the specimen M. Resonance) occurs. In the test of the test piece M, when the resonance occurs within the frequency measurement range, the torque detector 7 detects the torque (for example, shaft torque) obtained by adding the vibration component of the resonance to the output torque of the electric motor 4. To torque. Therefore, it is desired to remove the vibration component of the resonance.

これに対し、本実施形態において、制御装置2は、図2に示すように、入力指令であるモータトルク指令rに対してトルク検出器7の出力をフィードバックする複数のフィードバックループ11,12を有する。すなわち、本実施形態の試験装置1は、制御装置2、モータ駆動回路3、電動モータ4、結合部5、回転軸6及びトルク検出器7を含み且つ供試体Mを含まない制御系によって、電動モータ4の駆動を制御する。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the control device 2 has a plurality of feedback loops 11 and 12 that feed back the output of the torque detector 7 to the motor torque command r which is an input command. .. That is, the test device 1 of the present embodiment is electrically driven by a control system including a control device 2, a motor drive circuit 3, an electric motor 4, a coupling portion 5, a rotary shaft 6 and a torque detector 7, and does not include a test piece M. It controls the drive of the motor 4.

なお、図1及び図2において、rはモータトルク指令としての目標値であり、yはトルク検出器7の出力である。 In FIGS. 1 and 2, r is a target value as a motor torque command, and y is an output of the torque detector 7.

また、図2における符号Pは制御対象であり、本実施形態では、制御対象Pは、モータ駆動回路3、電動モータ4、結合部5、回転軸6及びトルク検出器7を含む。なお、制御対象Pには、電動モータ4と供試体Mとを接続する回転軸6のうち、電動モータ4からトルク検出器7までの範囲の部分も含む。 Further, the reference numeral P in FIG. 2 is a control target, and in the present embodiment, the control target P includes a motor drive circuit 3, an electric motor 4, a coupling portion 5, a rotary shaft 6, and a torque detector 7. The controlled object P also includes a portion of the rotating shaft 6 connecting the electric motor 4 and the specimen M in the range from the electric motor 4 to the torque detector 7.

複数のフィードバックループ11,12は、それぞれ、微分要素を含む微分フィードバック系である。複数のフィードバックループ11,12には、それぞれ、トルク検出器7の出力が入力される。フィードバックループ11は、バンドパスフィルタ51と、位相補償部52と、振幅調整部53とを有する。フィードバックループ12は、バンドパスフィルタ61と、位相補償部62と、振幅調整部63とを有する。 Each of the plurality of feedback loops 11 and 12 is a differential feedback system including a differential element. The output of the torque detector 7 is input to each of the plurality of feedback loops 11 and 12, respectively. The feedback loop 11 includes a bandpass filter 51, a phase compensation unit 52, and an amplitude adjusting unit 53. The feedback loop 12 includes a bandpass filter 61, a phase compensation unit 62, and an amplitude adjusting unit 63.

なお、フィードバックループ11のバンドパスフィルタ51は、フィードバックループ12のバンドパスフィルタ61と同様の構成を有する。フィードバックループ11の位相補償部52は、フィードバックループ12の位相補償部62と同様の構成を有する。フィードバックループ11の振幅調整部53は、フィードバックループ12の振幅調整部63と同様の構成を有する。 The bandpass filter 51 of the feedback loop 11 has the same configuration as the bandpass filter 61 of the feedback loop 12. The phase compensation unit 52 of the feedback loop 11 has the same configuration as the phase compensation unit 62 of the feedback loop 12. The amplitude adjusting unit 53 of the feedback loop 11 has the same configuration as the amplitude adjusting unit 63 of the feedback loop 12.

後述するように、フィードバックループ11とフィードバックループ12とは、トルク検出器7の出力のうち、通過する信号の帯域が異なる。 As will be described later, the feedback loop 11 and the feedback loop 12 differ in the band of the signal passing through the output of the torque detector 7.

バンドパスフィルタ51,61は、微分要素の一部を構成する。バンドパスフィルタ51,61は、従来の微分器におけるハイパスフィルタと同様の機能を有し、高周波のノイズをカットするローパスフィルタの機能も有する。 The bandpass filters 51 and 61 form a part of the differential element. The bandpass filters 51 and 61 have the same functions as the high-pass filter in the conventional differentiator, and also have the function of a low-pass filter that cuts high-frequency noise.

位相補償部52,62は、微分要素の一部を構成する。位相補償部52,62は、従来の微分器における位相調整と同様の機能を有する。位相補償部52,62は、共振によって生じる振動を抑制する信号(振動抑制信号)を生成する際に、位相進み補償及び位相遅れ補償の両方の機能を有する。位相補償部52,62は、位相進み補償または位相遅れ補償として、振動抑制信号の位相を任意の位相に調整できる。 The phase compensation units 52 and 62 form a part of the differential element. The phase compensation units 52 and 62 have the same function as the phase adjustment in the conventional differentiator. The phase compensation units 52 and 62 have both functions of phase lead compensation and phase lag compensation when generating a signal for suppressing vibration caused by resonance (vibration suppression signal). The phase compensation units 52 and 62 can adjust the phase of the vibration suppression signal to an arbitrary phase as phase lead compensation or phase delay compensation.

このように位相補償部52,62によって振動抑制信号の位相を任意の位相に調整できることにより、むだ時間の位相も考慮する場合には、振動抑制信号の位相を容易に設定できる。 Since the phase of the vibration suppression signal can be adjusted to an arbitrary phase by the phase compensation units 52 and 62 in this way, the phase of the vibration suppression signal can be easily set when the phase of the dead time is also taken into consideration.

バンドパスフィルタ51及び位相補償部52は、フィードバックループ11の微分要素を構成する。バンドパスフィルタ61及び位相補償部62は、フィードバックループ12の微分要素を構成する。 The bandpass filter 51 and the phase compensation unit 52 form a differential element of the feedback loop 11. The bandpass filter 61 and the phase compensation unit 62 constitute a differential element of the feedback loop 12.

振幅調整部53,63は、振動抑制信号のゲインを調整する。すなわち、振幅調整部53,63は、振動抑制信号の振幅を調整する。 The amplitude adjusting units 53 and 63 adjust the gain of the vibration suppression signal. That is, the amplitude adjusting units 53 and 63 adjust the amplitude of the vibration suppression signal.

以上の構成により、フィードバックループ11では、フィードバックする信号の位相及び振幅が調整されることにより、共振によって生じる振動を抑制する振動抑制信号が生成される。同様に、フィードバックループ12でも、フィードバックする信号の位相及び振幅が調整されることにより、共振によって生じる振動を抑制する振動抑制信号が生成される。 With the above configuration, in the feedback loop 11, the phase and amplitude of the feedback signal are adjusted to generate a vibration suppression signal that suppresses vibration caused by resonance. Similarly, in the feedback loop 12, the phase and amplitude of the feedback signal are adjusted to generate a vibration suppression signal that suppresses vibration caused by resonance.

複数のフィードバックループ11,12は、それぞれ、各振動モードの共振周波数における振動を抑制するように構成されている。複数のフィードバックループ11,12におけるバンドパスフィルタ51,61は、それぞれ異なる振動モードを抽出可能なように、異なる帯域の信号を通過可能に構成されている。 Each of the plurality of feedback loops 11 and 12 is configured to suppress vibration at the resonance frequency of each vibration mode. The bandpass filters 51 and 61 in the plurality of feedback loops 11 and 12 are configured to be able to pass signals in different bands so that different vibration modes can be extracted.

また、複数のフィードバックループ11,12において、位相補償部52,62は、該位相補償部52,62と同じフィードバックループ11,12のバンドパスフィルタ51,61によって抽出された振動モードの共振周波数における振動を抑制するように、振動抑制信号の位相を調整する。 Further, in the plurality of feedback loops 11 and 12, the phase compensation units 52 and 62 are at the resonance frequency of the vibration mode extracted by the band path filters 51 and 61 of the same feedback loops 11 and 12 as the phase compensation units 52 and 62. The phase of the vibration suppression signal is adjusted so as to suppress the vibration.

複数のフィードバックループ11,12において、振幅調整部53,63は、該振幅調整部53,63と同じフィードバックループ11,12のバンドパスフィルタ51,61によって抽出された振動モードの共振周波数における振動を抑制するように、振動抑制信号の振幅を調整する。 In the plurality of feedback loops 11 and 12, the amplitude adjusting units 53 and 63 generate vibrations at the resonance frequency of the vibration mode extracted by the band path filters 51 and 61 of the same feedback loops 11 and 12 as the amplitude adjusting units 53 and 63. Adjust the amplitude of the vibration suppression signal so that it is suppressed.

これにより、複数のフィードバックループ11,12によって、各振動モードの共振周波数での振動を抑制することができる。よって、複数の振動モードを有する制御対象Pの各振動モードの共振周波数における振動を抑制することができる。 As a result, vibration at the resonance frequency of each vibration mode can be suppressed by the plurality of feedback loops 11 and 12. Therefore, it is possible to suppress vibration at the resonance frequency of each vibration mode of the controlled object P having a plurality of vibration modes.

また、上述のような構成を有する試験装置1は、電動モータ4、結合部5、回転軸6、トルク検出器7及び供試体Mを含む軸系に生じる共振、及び、電動モータ4及び供試体Mに生じるリップルにより、トルク検出器7によって検出されるトルクが変動する。 Further, the test apparatus 1 having the above-mentioned configuration includes the resonance generated in the shaft system including the electric motor 4, the coupling portion 5, the rotating shaft 6, the torque detector 7, and the specimen M, and the electric motor 4 and the specimen. The torque detected by the torque detector 7 fluctuates due to the ripple generated in M.

トルク検出器7によって測定されるトルクが定格の測定値を超えている場合には、トルク検出器7を保護するために、試験装置1の電動モータ4の駆動を停止するのが好ましい。しかしながら、トルク検出器7によって検出されるトルクは、ノイズ等の影響によって、定格の測定値を一時的に超える場合がある。このような場合でも試験装置1の電動モータ4の駆動を停止すると、試験装置1の稼働率が低下する。 When the torque measured by the torque detector 7 exceeds the rated measured value, it is preferable to stop the driving of the electric motor 4 of the test device 1 in order to protect the torque detector 7. However, the torque detected by the torque detector 7 may temporarily exceed the rated measured value due to the influence of noise or the like. Even in such a case, if the drive of the electric motor 4 of the test device 1 is stopped, the operating rate of the test device 1 decreases.

また、上述のような構成を有する試験装置1は、例えば、電動モータ4及び供試体Mに生じるリップル等によって、結合部5の噛み合い部のバックラッシュに起因した歯打ち現象が生じる場合がある。このような歯打ち現象が生じた場合、過大な振動が生じて、トルク検出器7の負荷が増大する可能性がある。 Further, in the test apparatus 1 having the above-mentioned configuration, for example, ripples generated in the electric motor 4 and the specimen M may cause a tooth striking phenomenon caused by backlash of the meshing portion of the coupling portion 5. When such a tooth striking phenomenon occurs, excessive vibration may occur and the load on the torque detector 7 may increase.

これに対し、本実施形態の試験装置1は、保護装置10を有する。この保護装置10は、上述のようにトルク検出器7に負荷がかかった際に、試験装置1の電動モータ4の駆動を停止することにより、トルク検出器7を保護する。 On the other hand, the test device 1 of the present embodiment has a protective device 10. The protection device 10 protects the torque detector 7 by stopping the drive of the electric motor 4 of the test device 1 when the torque detector 7 is loaded as described above.

具体的には、保護装置10は、トルク飽和検出部20と、歯打ち検出部30と、制御効果判定部40と、制御部70とを有する。図3は、トルク飽和検出部20の概略構成を示す機能ブロック図である。図4は、歯打ち検出部30の概略構成を示す機能ブロック図である。 Specifically, the protection device 10 includes a torque saturation detection unit 20, a tooth striking detection unit 30, a control effect determination unit 40, and a control unit 70. FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the torque saturation detection unit 20. FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the tooth striking detection unit 30.

トルク飽和検出部20は、トルク検出器7の出力yを用いて、該出力yが所定値を超えた頻度が一定以上かどうかを検出する。詳しくは、図3に示すように、トルク飽和検出部20は、移動平均算出部21と、差分算出部22と、差分範囲算出部23と、実効値算出部24と、トルク飽和信号出力部25とを有する。 The torque saturation detection unit 20 uses the output y of the torque detector 7 to detect whether or not the frequency at which the output y exceeds a predetermined value is at least a certain level. Specifically, as shown in FIG. 3, the torque saturation detection unit 20 includes a moving average calculation unit 21, a difference calculation unit 22, a difference range calculation unit 23, an effective value calculation unit 24, and a torque saturation signal output unit 25. And have.

図5は、トルク検出器7の出力の一例を示す図である。この図5に示す例では、トルク検出器7の出力は、許容値(縦軸の“X”)を超えている。トルク飽和検出部20は、トルク検出器7の出力yが、前記所定値である許容値を超えた頻度が一定以上かどうかを検出する。なお、前記許容値は、トルク検出器7の定格であってもよいし、トルク検出器7の定格よりも低い値であってもよい。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the output of the torque detector 7. In the example shown in FIG. 5, the output of the torque detector 7 exceeds the permissible value (“X” on the vertical axis). The torque saturation detection unit 20 detects whether or not the frequency at which the output y of the torque detector 7 exceeds the allowable value, which is the predetermined value, is constant or higher. The allowable value may be the rating of the torque detector 7 or may be lower than the rating of the torque detector 7.

移動平均算出部21は、トルク検出器7の出力yを用いて、該出力yの移動平均ymovementを求める。具体的には、移動平均算出部21は、所定時間内におけるトルク検出器7の出力y、または、トルク検出器7の所定数の出力yを用いて、それらの移動平均ymovementを求める。なお、移動平均ymovementの求め方は、従来と同様であるため、詳しい説明を省略する。 The moving average calculation unit 21 uses the output y of the torque detector 7 to obtain the moving average y movement of the output y. Specifically, the moving average calculation unit 21 obtains the moving average y movement using the output y of the torque detector 7 or the predetermined number of outputs y of the torque detector 7 within a predetermined time. Since the method of obtaining the moving average y movement is the same as the conventional method, detailed description thereof will be omitted.

差分算出部22は、トルク検出器7の出力yと移動平均算出部21によって算出された移動平均ymovementとの差分yACを求める。差分範囲算出部23は、差分算出部22によって算出された差分yACの最大値yACMAX及び最小値yACMINを一定周期毎に求め、最大値yACMAX及び最小値yACMINの和yACMAX+yACMINの絶対値を求める。なお、図6は、トルク検出器7の出力yの移動平均ymovement、差分yACの最大値yACMAX及び最小値yACMINの一例を示す図である。 The difference calculation unit 22 obtains the difference y AC between the output y of the torque detector 7 and the moving average y motion calculated by the moving average calculation unit 21. The difference range calculation unit 23 obtains the maximum value y ACMAX and the minimum value y ACMIN of the difference y AC calculated by the difference calculation unit 22 at regular intervals, and is the sum of the maximum value y ACMAX and the minimum value y ACMIN y ACMAX + y ACMIN. Find the absolute value of. Note that FIG. 6 is a diagram showing an example of a moving average y movement of the output y of the torque detector 7, a maximum value y ACMAX and a minimum value y ACMIN of the difference y AC .

実効値算出部24は、差分範囲算出部23によって算出された差分yACの最大値yACMAX及び最小値yACMINの和の絶対値が第1閾値T1以上の場合、差分フラグFLAGDiffを1にする一方、前記絶対値が第1閾値T1よりも小さい場合には、差分フラグFLAGDiffを0にする。実効値算出部24は、(1)式を用いて、差分フラグFLAGDiffの実効値FLAGRMSを求める。 The effective value calculation unit 24 sets the difference flag FLAG Diff to 1 when the absolute value of the sum of the maximum value y ACMAX and the minimum value y ACMIN of the difference y AC calculated by the difference range calculation unit 23 is the first threshold value T1 or more. On the other hand, when the absolute value is smaller than the first threshold value T1, the difference flag FLAG Diff is set to 0. The effective value calculation unit 24 obtains the effective value FLAG RMS of the difference flag FLAG Diff by using the equation (1).

Figure 2022073001000002
Figure 2022073001000002

なお、Nは、実効値を求めるデータ数である。このデータ数は、サンプリング時間及び共振周波数に応じて決定される。 In addition, N is the number of data for which an effective value is obtained. The number of data is determined according to the sampling time and the resonance frequency.

図5には、差分フラグFLAGDiffの一例を太実線で示す。図5に示す例では、トルク検出器7の出力yが前記所定値を超えた頻度が一定以上であるため、差分フラグFLAGDiffは、1である。 In FIG. 5, an example of the difference flag FLAG Diff is shown by a thick solid line. In the example shown in FIG. 5, the frequency that the output y of the torque detector 7 exceeds the predetermined value is more than a certain frequency, so that the difference flag FLAG Diff is 1.

トルク飽和信号出力部25は、実効値算出部24によって算出された差分フラグFLAGDiffの実効値FLAGRMSが第2閾値T2以上の場合に、トルク飽和信号を出力し、差分フラグFLAGDiffの実効値FLAGRMSが第2閾値T2よりも小さい場合には、トルク飽和信号を出力しない。 The torque saturation signal output unit 25 outputs a torque saturation signal when the effective value FLAG RMS of the difference flag FLAG Diff calculated by the effective value calculation unit 24 is equal to or higher than the second threshold value T2, and outputs the torque saturation signal, and the effective value of the difference flag FLAG Diff . When FLAG RMS is smaller than the second threshold value T2, the torque saturation signal is not output.

以上の構成により、トルク検出器7によって検出されたトルクが所定値を超えた頻度が一定以上であるかどうかを検出することができる。トルク飽和検出部20によってトルクが所定値を超えた頻度が一定以上であると検出された場合に出力されるトルク飽和信号は、制御部70に入力される。制御部70にトルク飽和信号が入力されると、制御部70において、電動モータ4の駆動を停止する停止信号が生成される。生成された停止信号が制御装置2に入力されると、制御装置2は電動モータ4の駆動を停止する。このように、トルク飽和検出部20の検出結果に応じて、試験装置1の電動モータ4の駆動を制御することができる。 With the above configuration, it is possible to detect whether or not the frequency with which the torque detected by the torque detector 7 exceeds a predetermined value exceeds a certain level. The torque saturation signal output when the torque saturation detection unit 20 detects that the frequency at which the torque exceeds a predetermined value exceeds a certain value is input to the control unit 70. When the torque saturation signal is input to the control unit 70, the control unit 70 generates a stop signal for stopping the driving of the electric motor 4. When the generated stop signal is input to the control device 2, the control device 2 stops driving the electric motor 4. In this way, the drive of the electric motor 4 of the test device 1 can be controlled according to the detection result of the torque saturation detection unit 20.

しかも、トルク飽和検出部20が上述の構成を有することにより、トルク検出器7の出力yが瞬間的に前記所定値を超えた場合でも、トルク飽和検出部20においてトルク飽和信号は生成されないため、試験装置1の稼働率の低下を抑制できる。 Moreover, since the torque saturation detection unit 20 has the above-mentioned configuration, even if the output y of the torque detector 7 momentarily exceeds the predetermined value, the torque saturation detection unit 20 does not generate a torque saturation signal. It is possible to suppress a decrease in the operating rate of the test device 1.

歯打ち検出部30は、トルク検出器7の出力yを用いて、結合部5の歯打ち現象を検出する。詳しくは、図4に示すように、歯打ち検出部30は、移動平均算出部31と、実効値算出部32と、差分算出部33と、歯打ち信号出力部34とを有する。 The tooth striking detection unit 30 detects the tooth striking phenomenon of the coupling portion 5 by using the output y of the torque detector 7. Specifically, as shown in FIG. 4, the tooth striking detection unit 30 includes a moving average calculation unit 31, an effective value calculation unit 32, a difference calculation unit 33, and a tooth striking signal output unit 34.

図7は、結合部5の歯打ち現象が生じた際のトルク検出器7の出力yの一例を示す図である。この図7に示す例では、トルク検出器7の出力yは、大きく振幅している。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the output y of the torque detector 7 when the tooth striking phenomenon of the coupling portion 5 occurs. In the example shown in FIG. 7, the output y of the torque detector 7 has a large amplitude.

移動平均算出部31は、トルク飽和検出部20の移動平均算出部21と同様、トルク検出器7の出力yを用いて、該出力yの移動平均ymovementを求める。なお、トルク飽和検出部20及び歯打ち検出部30は、一つの移動平均算出部を用いて、トルク検出器7の出力yの移動平均ymovementを求めてもよい。 Similar to the moving average calculation unit 21 of the torque saturation detection unit 20, the moving average calculation unit 31 uses the output y of the torque detector 7 to obtain the moving average y movement of the output y. The torque saturation detection unit 20 and the tooth striking detection unit 30 may use one moving average calculation unit to obtain the moving average y movement of the output y of the torque detector 7.

実効値算出部32は、トルク検出器7の出力yの実効値yRMSを求める。実効値算出部32は、トルク飽和検出部20の実効値算出部24とは実効値を求める対象が異なるものの、実効値算出部24と同様の方法によって、トルク検出器7の出力yの実効値yRMSを求める。 The effective value calculation unit 32 obtains the effective value y RMS of the output y of the torque detector 7. The effective value calculation unit 32 is different from the effective value calculation unit 24 of the torque saturation detection unit 20 in that the target for obtaining the effective value is different, but the effective value of the output y of the torque detector 7 is obtained by the same method as the effective value calculation unit 24. y Find the RMS .

差分算出部33は、実効値算出部32によって算出された実効値yRMSと、移動平均算出部31によって算出された移動平均ymovementとの差分ymovement-yRMSの絶対値を算出する。 The difference calculation unit 33 calculates the absolute value of the difference y movement -y RMS between the effective value y RMS calculated by the effective value calculation unit 32 and the moving average y movement calculated by the moving average calculation unit 31.

歯打ち信号出力部34は、差分算出部33によって算出された差分ymovement-yRMSの絶対値が歯打ち閾値T3以上の場合に、歯打ちフラグを1にする一方、差分ymovement-yRMSの絶対値が歯打ち閾値T3よりも小さい場合に、歯打ちフラグを0にする。歯打ち信号出力部34は、歯打ちフラグが1のときに、歯打ち信号を生成して出力する。 The tooth striking signal output unit 34 sets the tooth striking flag to 1 when the absolute value of the difference y movement -y RMS calculated by the difference calculation unit 33 is equal to or greater than the tooth striking threshold value T3, while the difference y movement -y RMS . When the absolute value of is smaller than the tooth striking threshold value T3, the tooth striking flag is set to 0. The tooth striking signal output unit 34 generates and outputs a tooth striking signal when the tooth striking flag is 1.

なお、図8は、トルク検出器7の出力yの移動平均ymovement、実効値yRMS、歯打ちフラグの一例を示す図である。図8に示す例では、実効値yRMSと移動平均ymovementとの差分ymovement-yRMSの絶対値が歯打ち閾値T3を超えているため、歯打ちフラグが1になっている。 Note that FIG. 8 is a diagram showing an example of a moving average y movement of the output y of the torque detector 7, an effective value y RMS , and a tooth striking flag. In the example shown in FIG. 8, since the absolute value of the difference y movement − y RMS between the effective value y RMS and the moving average y movement exceeds the tooth striking threshold value T3, the tooth striking flag is 1.

以上の構成により、結合部5の歯打ち現象が生じたことを、歯打ち検出部30によって検出することができる。歯打ち検出部30によって結合部5の歯打ち現象が検出された場合に出力される歯打ち信号は、制御部70に入力され、制御部70において、電動モータ4の駆動を停止する停止信号が生成される。生成された停止信号が制御装置2に入力されると、制御装置2は電動モータ4の駆動を停止する。このように、歯打ち検出部30の検出結果に応じて、試験装置1の電動モータ4の駆動を制御することができる。 With the above configuration, the tooth striking detection unit 30 can detect that the tooth striking phenomenon of the joint portion 5 has occurred. The tooth striking signal output when the tooth striking phenomenon of the coupling portion 5 is detected by the tooth striking detection unit 30 is input to the control unit 70, and the control unit 70 receives a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4. Generated. When the generated stop signal is input to the control device 2, the control device 2 stops driving the electric motor 4. In this way, the drive of the electric motor 4 of the test device 1 can be controlled according to the detection result of the tooth striking detection unit 30.

トルク飽和検出部20からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部30から歯打ち信号が出力された場合の制御部70の動作を、図9を用いて説明する。 The operation of the control unit 70 when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit 20 and when the tooth striking signal is output from the tooth striking detection unit 30 will be described with reference to FIG.

図9に示すように、フローがスタートすると(START)、ステップSA1において、制御部70は、トルク飽和検出部20からトルク飽和信号が出力されているか、または、歯打ち検出部30から歯打ち信号が出力されているかを判定する。 As shown in FIG. 9, when the flow starts (START), in step SA1, the control unit 70 outputs a torque saturation signal from the torque saturation detection unit 20 or a tooth striking signal from the tooth striking detection unit 30. Is output.

いずれかの信号が出力されていると判定された場合(ステップSA1においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSA2)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that any of the signals is output (YES in step SA1), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 and outputs the stop signal to the control device 2. (Step SA2). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. After that, this flow is terminated (END).

一方、いずれの信号も出力されていないと判定された場合(ステップSA1においてNOの場合)には、制御部70は、ステップSA1の判定を再度行う。 On the other hand, when it is determined that neither signal is output (NO in step SA1), the control unit 70 performs the determination in step SA1 again.

このようにトルク検出器7によって検出されたトルクが所定値を超えた頻度が一定以上の場合に、電動モータ4に駆動を停止することにより、トルク検出器7を含む試験装置1の構成部品に過剰なトルクが継続して作用するのを防止できる。よって、試験装置1を保護することができる。一方、トルク検出器7によって検出されたトルクが一時的に所定値を超えた場合には電動モータ4の駆動を停止しないことにより、トルク検出器7によって検出されるトルクの信号にノイズ等が含まれる場合でも、試験装置1を無駄に停止させることを防止できる。したがって、試験装置1を効率良く運用しつつ、トルク検出器7を含む試験装置1の構成部品を精度良く保護することができる。 When the frequency at which the torque detected by the torque detector 7 exceeds a predetermined value exceeds a certain frequency in this way, the drive of the electric motor 4 is stopped to form a component of the test device 1 including the torque detector 7. It is possible to prevent excessive torque from continuously acting. Therefore, the test apparatus 1 can be protected. On the other hand, when the torque detected by the torque detector 7 temporarily exceeds a predetermined value, the drive of the electric motor 4 is not stopped, so that the torque signal detected by the torque detector 7 contains noise and the like. Even in such a case, it is possible to prevent the test device 1 from being stopped unnecessarily. Therefore, it is possible to accurately protect the components of the test device 1 including the torque detector 7 while efficiently operating the test device 1.

また、電動モータ4によって生じる回転駆動力を回転軸6に伝達する結合部5の歯打ちを検出した場合に、電動モータ4による回転軸6の回転を停止することにより、試験装置1に生じる振動が増大するのを防止できる。これにより、トルク検出器7を含む試験装置1の構成部品を保護することができる。 Further, when the tooth striking of the coupling portion 5 that transmits the rotational driving force generated by the electric motor 4 to the rotating shaft 6 is detected, the rotation of the rotating shaft 6 by the electric motor 4 is stopped, so that the vibration generated in the test device 1 is generated. Can be prevented from increasing. Thereby, the components of the test apparatus 1 including the torque detector 7 can be protected.

しかも、本実施形態の保護装置10では、オンラインで周波数解析等を用いることなく、試験装置1の異常を検出して電動モータ4による回転軸6の回転を停止するため、試験装置1に容易に実装することができる。 Moreover, in the protection device 10 of the present embodiment, since the abnormality of the test device 1 is detected and the rotation of the rotating shaft 6 by the electric motor 4 is stopped without using the frequency analysis or the like online, the test device 1 can easily be used. Can be implemented.

したがって、以上の構成により、試験装置1に簡単に実装しやすく、トルク検出のノイズ等の影響を受けることなく試験装置1を精度良く保護可能な保護装置10を実現できる。 Therefore, with the above configuration, it is possible to realize a protection device 10 that can be easily mounted on the test device 1 and can accurately protect the test device 1 without being affected by torque detection noise or the like.

本実施形態の保護装置10は、制御効果判定部40を有する。この制御効果判定部40は、制御対象Pに対する制御が有効であるかどうかを判定する。図10は、制御効果判定部40の概略構成を示す機能ブロック図である。制御効果判定部40は、図10に示すように、位相比較部41と、振幅判定部42と、判定信号生成部43とを有する。制御効果判定部40には、制御装置2の操作信号及びフィードバック信号(以下、FB信号という)が入力される。 The protection device 10 of the present embodiment has a control effect determination unit 40. The control effect determination unit 40 determines whether or not the control for the control target P is effective. FIG. 10 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the control effect determination unit 40. As shown in FIG. 10, the control effect determination unit 40 includes a phase comparison unit 41, an amplitude determination unit 42, and a determination signal generation unit 43. The operation signal and feedback signal (hereinafter referred to as FB signal) of the control device 2 are input to the control effect determination unit 40.

位相比較部41は、制御効果判定部40に入力された操作信号の位相とFB信号の位相とを比較する。特に図示しないが、位相比較部41は、前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とを比較する際には、前記操作信号の位相として、前記FB信号を生成するフィードバックループのバンドパスフィルタと同じ特性を有するバンドパスフィルタを用いて操作信号から抽出された信号の位相を用いる。 The phase comparison unit 41 compares the phase of the operation signal input to the control effect determination unit 40 with the phase of the FB signal. Although not particularly shown, the phase comparison unit 41 uses a feedback loop bandpass filter that generates the FB signal as the phase of the operation signal when comparing the phase of the operation signal with the phase of the FB signal. The phase of the signal extracted from the operation signal using a bandpass filter having the same characteristics is used.

位相比較部41は、前記操作信号の位相と前記FB信号の位相との差が所定範囲内であるかどうかを判定する。前記所定範囲は、例えば、前記操作信号がゼロクロスする時間と前記FB信号がゼロクロスする時間との差が、所望の時間内の場合である。 The phase comparison unit 41 determines whether or not the difference between the phase of the operation signal and the phase of the FB signal is within a predetermined range. The predetermined range is, for example, a case where the difference between the time at which the operation signal zero-crosses and the time at which the FB signal crosses zero is within a desired time.

前記所望の時間は、例えば以下のように求められる。共振周波数の周期を1/Fとすると、1周期で2回ゼロクロスを生じるため、1/2Fに一度ゼロクロスを検出する。検出時間のずれの許容を50%とすると、前記所望の時間は0.5/2Fである。 The desired time is determined, for example, as follows. Assuming that the period of the resonance frequency is 1 / F, zero cross occurs twice in one cycle, so zero cross is detected once in 1 / 2F. Assuming that the permissible deviation of the detection time is 50%, the desired time is 0.5 / 2F.

なお、以下の説明において、前記操作信号の位相と前記FB信号の位相との差が前記所定範囲内の場合には、前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とが同じ位相であるともいう。 In the following description, when the difference between the phase of the operation signal and the phase of the FB signal is within the predetermined range, it is also said that the phase of the operation signal and the phase of the FB signal are the same phase. ..

図2に示すようなフィードバックループを有する制御装置2の構成では、同じ特性を有するバンドパスフィルタを用いて抽出された操作信号の位相とFB信号の位相とは、同じ位相である。そのため、位相比較部41によって、前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とを比較し、それらの位相が異なる場合には、制御対象Pに対する制御装置2の制御が有効ではないと判断することができる。 In the configuration of the control device 2 having the feedback loop as shown in FIG. 2, the phase of the operation signal extracted by using the bandpass filter having the same characteristics and the phase of the FB signal are the same phase. Therefore, the phase comparison unit 41 compares the phase of the operation signal with the phase of the FB signal, and if the phases are different, it is determined that the control of the control device 2 with respect to the control target P is not effective. Can be done.

振幅判定部42は、FB信号の振幅の減衰を判定する。振幅判定部42は、FB信号の振幅の変化を検出して、該振幅が変化しないまたは減少しているかどうかを判定する。 The amplitude determination unit 42 determines the attenuation of the amplitude of the FB signal. The amplitude determination unit 42 detects a change in the amplitude of the FB signal and determines whether or not the amplitude does not change or decreases.

判定信号生成部43は、位相比較部41によって前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とが同じ位相であると判定され、且つ、振幅判定部42によって前記FB信号の振幅が維持または減衰していると判定された場合には、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効であるという判定信号を生成する。 In the determination signal generation unit 43, the phase comparison unit 41 determines that the phase of the operation signal and the phase of the FB signal are the same phase, and the amplitude determination unit 42 maintains or attenuates the amplitude of the FB signal. If it is determined that the control device 2 is controlled, a determination signal indicating that the control of the control device 2 with respect to the control target P is effective is generated.

図11は、制御対象Pのステップ応答の信号波形の一例を示す図である。図11に示す例では、操作信号及びFB信号のゼロクロスのタイミングが近く、且つ、それらの信号の振幅が減衰している。よって、図11に示す例では、判定信号生成部43は、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効であるという判定信号を生成する。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the signal waveform of the step response of the controlled object P. In the example shown in FIG. 11, the timing of zero crossing of the operation signal and the FB signal is close, and the amplitudes of those signals are attenuated. Therefore, in the example shown in FIG. 11, the determination signal generation unit 43 generates a determination signal that the control of the control device 2 with respect to the control target P is effective.

図12は、制御対象Pに対して1次の共振周波数のsin波を入力した場合の信号波形の一例を示す図である。図12に示す例では、操作信号及びFB信号のゼロクロスのタイミングが近く、且つ、それらの信号の振幅は維持されている。よって、図12に示す例では、判定信号生成部43は、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効であるという判定信号を生成する。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a signal waveform when a sine wave having a first-order resonance frequency is input to the controlled object P. In the example shown in FIG. 12, the timing of zero crossing of the operation signal and the FB signal is close, and the amplitudes of those signals are maintained. Therefore, in the example shown in FIG. 12, the determination signal generation unit 43 generates a determination signal that the control of the control device 2 with respect to the control target P is effective.

判定信号生成部43は、位相比較部41によって前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とが同じ位相であると判定され、且つ、振幅判定部42によって前記FB信号の振幅が増大していると判定された場合には、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効であるが、振動が増大しているという判定信号を生成する。 The determination signal generation unit 43 determines that the phase of the operation signal and the phase of the FB signal are the same phase by the phase comparison unit 41, and the amplitude of the FB signal is increased by the amplitude determination unit 42. If it is determined, the control of the control device 2 with respect to the controlled object P is effective, but a determination signal indicating that the vibration is increasing is generated.

判定信号生成部43は、位相比較部41によって前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とが同じ位相でないと判定され、且つ、振幅判定部42によって前記FB信号の振幅が維持または減衰していると判定された場合には、制御対象Pに生じている振動がフィードバックループとは別の周波数の振動であるため、制御装置2による制御の対象外であるという判定信号を生成する。 In the determination signal generation unit 43, the phase comparison unit 41 determines that the phase of the operation signal and the phase of the FB signal are not the same phase, and the amplitude determination unit 42 maintains or attenuates the amplitude of the FB signal. If it is determined that the signal is present, the vibration generated in the controlled object P is a vibration having a frequency different from that of the feedback loop, so that a determination signal is generated that the control device 2 is not subject to control.

判定信号生成部43は、位相比較部41によって前記操作信号の位相と前記FB信号の位相とが同じ位相でないと判定され、且つ、振幅判定部42によって前記FB信号の振幅が増大していると判定された場合には、振動が増大しており制御対象Pの振動特性が変化している可能性があるという判定信号、すなわち、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効ではないという判定信号を生成する。 The determination signal generation unit 43 determines that the phase of the operation signal and the phase of the FB signal are not the same phase by the phase comparison unit 41, and the amplitude determination unit 42 increases the amplitude of the FB signal. If it is determined, the determination signal that the vibration is increasing and the vibration characteristic of the control target P may be changed, that is, the determination signal that the control of the control device 2 with respect to the control target P is not effective. To generate.

判定信号生成部43によって生成された判定信号は、制御部70に入力される。制御部70は、入力された判定信号を、図示しない出力装置に対して出力信号として出力する。これにより、制御対象Pに対する制御装置2の制御が有効であるかどうかを出力することができる。なお、前記判定信号は、制御装置2に入力されて制御装置2の制御信号の生成に用いられてもよい。 The determination signal generated by the determination signal generation unit 43 is input to the control unit 70. The control unit 70 outputs the input determination signal as an output signal to an output device (not shown). As a result, it is possible to output whether or not the control of the control device 2 with respect to the control target P is effective. The determination signal may be input to the control device 2 and used to generate a control signal of the control device 2.

図13は、制御対象Pの振動特性が非線形特性で変化した場合の信号波形の一例を示す図である。図13に示す例では、操作信号及びFB信号のゼロクロスのタイミングが大きく異なっており、且つ、それらの振幅も増大している。よって、図13に示す例では、判定信号生成部43は、制御対象Pに対する制御装置2の制御は有効でないという判定信号を生成する。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a signal waveform when the vibration characteristic of the controlled object P changes due to the non-linear characteristic. In the example shown in FIG. 13, the timings of zero crossing of the operation signal and the FB signal are significantly different, and their amplitudes are also increasing. Therefore, in the example shown in FIG. 13, the determination signal generation unit 43 generates a determination signal that the control of the control device 2 with respect to the control target P is not effective.

以上の構成により、保護装置10は、電動モータ4を含む制御対象Pに対する制御が有効であるかどうかを判定することができる。よって、保護装置10が電動モータ4の駆動を停止した場合に、制御対象Pに対する制御が有効であるかどうかを判定することにより、保護装置10による電動モータ4の駆動停止の原因が、制御対象Pに対する制御の有効及び無効に関係しているかを把握することができる。 With the above configuration, the protection device 10 can determine whether or not the control for the control target P including the electric motor 4 is effective. Therefore, when the protection device 10 stops driving the electric motor 4, it is determined whether or not the control for the control target P is effective, and the cause of the drive stop of the electric motor 4 by the protection device 10 is the control target. It is possible to grasp whether it is related to the validity and invalidity of the control for P.

しかも、制御効果判定部40の判定結果と制御対象Pに対する制御の他の判定結果とを組み合わせることにより、保護装置10による電動モータ4の駆動停止の原因究明に利用することもできる。 Moreover, by combining the determination result of the control effect determination unit 40 and the other determination result of the control for the control target P, it can be used for investigating the cause of the drive stop of the electric motor 4 by the protection device 10.

(変形例1)
上述の実施形態において、トルク飽和検出部20からトルク飽和信号が出力された場合及び歯打ち検出部30から歯打ち信号が出力された場合の制御部70の動作の変形例1を、図14を用いて説明する。この変形例では、トルク飽和信号及び歯打ち信号が出力された場合に、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成する。
(Modification 1)
FIG. 14 shows a modified example 1 of the operation of the control unit 70 when the torque saturation signal is output from the torque saturation detection unit 20 and when the tooth striking signal is output from the tooth striking detection unit 30 in the above-described embodiment. It will be explained using. In this modification, when the torque saturation signal and the tooth striking signal are output, the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4.

図14に示すように、フローがスタートすると(START)、ステップSB1において、制御部70は、トルク飽和信号及び歯打ち信号の両方が出力されているかを判定する。 As shown in FIG. 14, when the flow starts (START), in step SB1, the control unit 70 determines whether both the torque saturation signal and the tooth striking signal are output.

トルク飽和信号及び歯打ち信号の両方の信号が出力されていると判定された場合(ステップSB1においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSB2)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that both the torque saturation signal and the tooth striking signal are output (YES in step SB1), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4. And output to the control device 2 (step SB2). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. After that, this flow is terminated (END).

一方、トルク飽和信号及び歯打ち信号の両方の信号が出力されていないと判定された場合(ステップSB1においてNOの場合)、すなわち、トルク飽和信号及び歯打ち信号のいずれも出力されていないか、いずれか一方の信号のみが出力されている場合には、制御部70は、ステップSB1の判定を再度行う。 On the other hand, when it is determined that both the torque saturation signal and the tooth striking signal are not output (NO in step SB1), that is, whether neither the torque saturation signal nor the tooth striking signal is output. If only one of the signals is output, the control unit 70 re-determines step SB1.

これにより、保護装置10は、トルク検出器7により大きな負荷がかかった状態で、電動モータ4の駆動を停止することができる。よって、電動モータ4が頻繁に駆動停止するのをより確実に防止できる。 As a result, the protection device 10 can stop the drive of the electric motor 4 in a state where a large load is applied to the torque detector 7. Therefore, it is possible to more reliably prevent the electric motor 4 from being driven and stopped frequently.

(変形例2)
制御部70の動作の変形例2を、図15を用いて説明する。この変形例では、トルク飽和信号が出力された場合、歯打ち信号が出力された場合、または、判定信号が出力された場合のいずれかにおいて、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成する。
(Modification 2)
A modification 2 of the operation of the control unit 70 will be described with reference to FIG. In this modification, the control unit 70 stops driving the electric motor 4 in either the case where the torque saturation signal is output, the case where the tooth striking signal is output, or the case where the determination signal is output. Generate a stop signal.

前記判定信号は、前記トルク飽和信号及び前記歯打ち信号以外の信号であり、且つ、トルク検出器7の負荷を推定可能な信号である。本実施形態では、前記判定信号は、制御効果判定部40が出力する信号である。 The determination signal is a signal other than the torque saturation signal and the tooth striking signal, and is a signal capable of estimating the load of the torque detector 7. In the present embodiment, the determination signal is a signal output by the control effect determination unit 40.

図15に示すように、フローがスタートすると(START)、ステップSC1において、制御部70は、トルク飽和信号が出力されているか、歯打ち信号が出力されているか、判定信号が出力されているかを判定する。 As shown in FIG. 15, when the flow starts (START), in step SC1, the control unit 70 determines whether the torque saturation signal is output, the tooth striking signal is output, or the determination signal is output. judge.

いずれかの信号が出力されていると判定された場合(ステップSC1においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSC2)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that any of the signals is output (YES in step SC1), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 and outputs the stop signal to the control device 2. (Step SC2). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. After that, this flow is terminated (END).

一方、いずれの信号も出力されていないと判定された場合(ステップSC1においてNOの場合)には、制御部70は、ステップSC1の判定を再度行う。 On the other hand, when it is determined that neither signal is output (NO in step SC1), the control unit 70 re-determines step SC1.

これにより、保護装置10は、トルク検出器7の負荷の増大に応じて、電動モータ4の駆動をより確実に停止することができる。 As a result, the protection device 10 can more reliably stop the drive of the electric motor 4 in response to the increase in the load of the torque detector 7.

(変形例3)
制御部70の動作の変形例3を、図16を用いて説明する。この変形例では、制御部70は、トルク飽和信号が出力された場合または歯打ち信号が出力された場合に、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成し、判定信号が出力された場合にも、前記停止信号を生成する。
(Modification 3)
A modified example 3 of the operation of the control unit 70 will be described with reference to FIG. In this modification, the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 when a torque saturation signal is output or a tooth striking signal is output, and a determination signal is output. Also, the stop signal is generated.

図16に示すように、フローがスタートすると(START)、ステップSD1において、制御部70は、トルク飽和信号が出力されているか、歯打ち信号が出力されているかを判定する。 As shown in FIG. 16, when the flow starts (START), in step SD1, the control unit 70 determines whether a torque saturation signal is output or a tooth striking signal is output.

いずれかの信号が出力されていると判定された場合(ステップSD1においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSD3)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that any of the signals is output (YES in step SD1), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 and outputs the stop signal to the control device 2. (Step SD3). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. After that, this flow is terminated (END).

一方、いずれの信号も出力されていないと判定された場合(ステップSD1においてNOの場合)には、ステップSD2に進んで、制御部70は、判定信号が出力されているかを判定する。 On the other hand, if it is determined that neither signal is output (NO in step SD1), the process proceeds to step SD2, and the control unit 70 determines whether or not the determination signal is output.

判定信号が出力されていると判定された場合(ステップSD2においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSD3)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that the determination signal has been output (YES in step SD2), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 and outputs it to the control device 2 (when it is determined to be YES). Step SD3). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. After that, this flow is terminated (END).

一方、判定信号が出力されていないと判定された場合(ステップSD1においてNOの場合)には、制御部70は、ステップSD1の判定を再度行う。 On the other hand, when it is determined that the determination signal is not output (NO in step SD1), the control unit 70 performs the determination in step SD1 again.

これにより、保護装置10は、トルク検出器7の負荷の増大に応じて、電動モータ4の駆動をより確実に停止することができる。 As a result, the protection device 10 can more reliably stop the drive of the electric motor 4 in response to the increase in the load of the torque detector 7.

(変形例4)
制御部70の動作の変形例4を、図17を用いて説明する。この変形例では、制御部70は、トルク飽和信号が出力された場合または歯打ち信号が出力された場合に、電動モータ4の駆動を停止し、上位のコントローラに信号を出力する。
(Modification example 4)
A modified example 4 of the operation of the control unit 70 will be described with reference to FIG. In this modification, the control unit 70 stops driving the electric motor 4 when a torque saturation signal is output or a tooth striking signal is output, and outputs a signal to a higher-level controller.

図17に示すように、フローがスタートすると(START)、ステップSE1において、制御部70は、トルク飽和信号が出力されているか、歯打ち信号が出力されているかを判定する。 As shown in FIG. 17, when the flow starts (START), in step SE1, the control unit 70 determines whether a torque saturation signal is output or a tooth striking signal is output.

いずれかの信号が出力されていると判定された場合(ステップSE1においてYESの場合)には、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止する停止信号を生成して、制御装置2に出力する(ステップSE2)。これにより、制御装置2は、電動モータ4の駆動を停止する。続くステップSE3で、制御部70は、上位のコントローラに対して停止を通知する信号を出力する。その後、このフローを終了する(END)。 When it is determined that any of the signals is output (YES in step SE1), the control unit 70 generates a stop signal for stopping the drive of the electric motor 4 and outputs the stop signal to the control device 2. (Step SE2). As a result, the control device 2 stops driving the electric motor 4. In the following step SE3, the control unit 70 outputs a signal notifying the upper controller of the stop. After that, this flow is terminated (END).

一方、いずれの信号も出力されていないと判定された場合(ステップSE1においてNOの場合)には、制御部70は、ステップSE1の判定を再度行う。 On the other hand, when it is determined that neither signal is output (NO in step SE1), the control unit 70 performs the determination in step SE1 again.

これにより、制御部70は、電動モータ4の駆動停止を上位のコントローラに通知することができる。 As a result, the control unit 70 can notify the upper controller of the drive stop of the electric motor 4.

なお、前記実施形態の構成や他の変形例の構成においても、この変形例のように、制御部70は、電動モータ4の駆動を停止した後に、上位のコントローラに対して、電動モータ4の駆動の停止を通知する信号を出力してもよい。 In addition, also in the configuration of the above-described embodiment and the configuration of other modifications, as in this modification, the control unit 70 stops driving the electric motor 4 and then causes the electric motor 4 to be referred to the upper controller. A signal for notifying the stop of driving may be output.

(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the embodiment is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented within a range that does not deviate from the gist thereof.

前記実施形態では、制御装置2は、2つのフィードバックループを有する。しかしながら、制御装置は、3つ以上のフィードバックループを有していてもよい。 In the embodiment, the control device 2 has two feedback loops. However, the controller may have three or more feedback loops.

前記実施形態において、制御装置2は、サーボ制御やフィードフォワード制御などの他の制御を行ってもよい。また、制御装置2は、むだ時間制御などを行ってもよい。 In the embodiment, the control device 2 may perform other controls such as servo control and feedforward control. Further, the control device 2 may perform waste time control and the like.

前記実施形態では、制御対象Pは、モータ駆動回路3、電動モータ4及びトルク検出器7を含む。しかしながら、制御対象は、他の構成を含んでいてもよいし、他の構成を有する軸系を含んでいてもよい。 In the embodiment, the controlled object P includes a motor drive circuit 3, an electric motor 4, and a torque detector 7. However, the controlled object may include other configurations or may include an axis system having other configurations.

前記実施形態では、制御装置2のフィードバックループ11,12は、バンドパスフィルタ51,61と、位相補償部52,62と、振幅調整部53,63とを有する。しかしながら、制御装置のフィードバックループは、他の構成を含んでいてもよい。また、制御装置は、フィードバックループを有していなくてもよい。 In the above embodiment, the feedback loops 11 and 12 of the control device 2 include bandpass filters 51 and 61, phase compensation units 52 and 62, and amplitude adjustment units 53 and 63. However, the feedback loop of the controller may include other configurations. Also, the control device may not have a feedback loop.

前記実施形態では、保護装置10は、トルク飽和検出部20と、歯打ち検出部30と、制御効果判定部40とを有する。しかしながら、保護装置は、歯打ち検出部を有していなくてもよい。この場合には、保護装置は、トルク飽和検出部によってトルク検出器の出力が所定値を超えた頻度が一定以上の場合に、電動モータの駆動を停止する。また、保護装置は、制御効果判定部を有していなくてもよい。この場合には、制御装置は、フィードバックループを有していなくてもよい。 In the above embodiment, the protection device 10 includes a torque saturation detection unit 20, a tooth striking detection unit 30, and a control effect determination unit 40. However, the protective device may not have a tooth striking detection unit. In this case, the protection device stops driving the electric motor when the frequency at which the output of the torque detector exceeds a predetermined value by the torque saturation detection unit exceeds a certain frequency. Further, the protective device may not have a control effect determination unit. In this case, the controller may not have a feedback loop.

前記実施形態では、保護装置10は、試験装置1のトルク検出器7を保護するように、電動モータ4の駆動を制御する。しかしながら、保護装置は、試験装置のトルク検出器以外の構成部品を保護するように、電動モータの駆動を制御してもよい。 In the above embodiment, the protection device 10 controls the drive of the electric motor 4 so as to protect the torque detector 7 of the test device 1. However, the protective device may control the drive of the electric motor to protect components other than the torque detector of the test device.

前記実施形態では、移動平均算出部21,31は、トルク検出器7の出力yを用いて、該出力yの移動平均ymovementを求める。しかしながら、移動平均算出部の代わりに、バイパスフィルタによってトルク検出器の出力のDC成分をカットしてもよい。 In the above embodiment, the moving average calculation units 21 and 31 use the output y of the torque detector 7 to obtain the moving average y movement of the output y. However, instead of the moving average calculation unit, the DC component of the output of the torque detector may be cut by a bypass filter.

本発明は、駆動源によって回転軸に生じるトルクを検出するトルク検出部を備えた駆動装置を保護するための保護装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a protective device for protecting a drive device including a torque detection unit that detects torque generated on a rotating shaft by a drive source.

1 試験装置(駆動装置)
2 制御装置
3 モータ駆動回路
4 電動モータ(駆動源)
5 結合部
6 回転軸
7 トルク検出器(トルク検出部)
10 保護装置
11、12 フィードバックループ
20 トルク飽和検出部
21、31 移動平均算出部
22、33 差分算出部
23 差分範囲算出部
24、32 実効値算出部
25 トルク飽和信号出力部
30 歯打ち検出部
34 歯打ち信号出力部
40 制御効果判定部
41 位相比較部
42 振幅判定部
43 判定信号生成部
51、61 バンドパスフィルタ
52、62 位相補償部
53、63 振幅調整部
70 制御部
M 供試体
1 Test device (drive device)
2 Control device 3 Motor drive circuit 4 Electric motor (drive source)
5 Coupling part 6 Rotating shaft 7 Torque detector (torque detector)
10 Protective devices 11, 12 Feedback loop 20 Torque saturation detection unit 21, 31 Moving average calculation unit 22, 33 Difference calculation unit 23 Difference range calculation unit 24, 32 Effective value calculation unit 25 Torque saturation signal output unit 30 Toothing detection unit 34 Toothing signal output unit 40 Control effect determination unit 41 Phase comparison unit 42 Amplitude determination unit 43 Judgment signal generation unit 51, 61 Band path filter 52, 62 Phase compensation unit 53, 63 Amplitude adjustment unit 70 Control unit M Specimen

Claims (5)

回転駆動力を生じる駆動源と、
前記回転駆動力によって回転する回転軸と、
前記回転軸に生じるトルクを検出するトルク検出部と、
を備える駆動装置を保護するための保護装置であって、
前記トルク検出部によって検出された前記トルクに基づいて、前記トルクが所定値を超えた頻度が一定以上であるかどうかを検出するトルク飽和検出部と、
前記トルク飽和検出部によって前記トルクが所定値を超えた頻度が一定以上であると検出された場合に、前記駆動源による前記回転軸の回転を停止する停止信号を生成して出力する制御部と、
を備えている、保護装置。
The drive source that produces the rotational driving force and
The rotating shaft rotated by the rotational driving force and
A torque detector that detects the torque generated on the rotating shaft,
A protective device for protecting a drive device provided with
Based on the torque detected by the torque detection unit, a torque saturation detection unit that detects whether or not the frequency at which the torque exceeds a predetermined value exceeds a certain value is equal to or higher than a certain value.
A control unit that generates and outputs a stop signal for stopping the rotation of the rotating shaft by the drive source when the torque saturation detection unit detects that the frequency at which the torque exceeds a predetermined value exceeds a certain level. ,
It is equipped with a protective device.
請求項1に記載の保護装置において、
前記トルク飽和検出部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクの移動平均と前記トルク検出部によるトルクの検出値との差分における最大値及び最小値の合計の絶対値が第1閾値以上の場合に、前記トルクが前記所定値を超えたと検出する、保護装置。
In the protective device according to claim 1,
The torque saturation detection unit is used when the absolute value of the total of the maximum and minimum values in the difference between the moving average of the torque detected by the torque detection unit and the torque detection value by the torque detection unit is equal to or higher than the first threshold value. In addition, a protective device that detects that the torque exceeds the predetermined value.
請求項1または2に記載の保護装置において、
前記トルク検出部によって検出された前記トルクに基づいて、前記駆動装置において前記駆動源から前記回転軸に回転駆動力を伝達する結合部で歯打ちが生じているかどうかを検出する歯打ち検出部をさらに備える、保護装置。
In the protective device according to claim 1 or 2.
Based on the torque detected by the torque detection unit, the tooth striking detection unit that detects whether or not tooth striking occurs at the coupling portion that transmits the rotational driving force from the drive source to the rotation shaft in the drive device. Further equipped, protective device.
請求項3に記載の保護装置において、
前記歯打ち検出部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクの実効値と移動平均との差分の絶対値が歯打ち閾値以上の場合に、前記結合部で歯打ちが生じていると検出する、保護装置。
In the protective device according to claim 3,
The tooth striking detection unit detects that tooth striking has occurred at the joint portion when the absolute value of the difference between the effective value of the torque detected by the torque detection unit and the moving average is equal to or greater than the tooth striking threshold value. , Protective device.
請求項1から4のいずれか一つに記載の保護装置において、
前記駆動源を含む制御対象に対する制御が有効であるかどうかを判定する制御有効判定部をさらに備え、
前記駆動装置は、
前記制御対象が有する複数の振動モードに対応して、前記トルク検出部の出力を入力側に負帰還させる複数のフィードバックループを備え、
前記複数のフィードバックループは、それぞれ、前記複数の振動モードから一部の振動モードを抽出するバンドパスフィルタ、位相補償部及び振幅調整部を有し、
前記バンドパスフィルタ及び前記位相補償部は、微分器として機能し、
前記制御有効判定部は、前記制御対象に対する操作量の位相と前記フィードバックループの負帰還の信号の位相との差、及び、前記負帰還の信号の振幅変化に基づいて、前記制御対象に対する制御が有効かどうかを判定する、保護装置。
In the protective device according to any one of claims 1 to 4.
Further, a control validity determination unit for determining whether or not control for a control target including the drive source is valid is provided.
The drive device is
A plurality of feedback loops that negatively feed back the output of the torque detection unit to the input side are provided corresponding to the plurality of vibration modes of the controlled object.
Each of the plurality of feedback loops has a bandpass filter, a phase compensation unit, and an amplitude adjusting unit that extract a part of the vibration modes from the plurality of vibration modes.
The bandpass filter and the phase compensator function as a differentiator, and the bandpass filter and the phase compensation unit function as a differentiator.
The control validity determination unit controls the control target based on the difference between the phase of the manipulated variable with respect to the control target and the phase of the negative feedback signal of the feedback loop, and the amplitude change of the negative feedback signal. A protective device that determines whether it is valid.
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