JPH0843255A

JPH0843255A - ベルト走行試験機

Info

Publication number: JPH0843255A
Application number: JP6175072A
Authority: JP
Inventors: Masaru Tsuruta; 勝鶴田; Kazuo Sato; 一男佐藤
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】負荷モータの耐久性及び信頼性の向上を図
り、走行試験を確実に行えるようにする。【構成】駆動側テストプーリ21と負荷側テストプーリ
22と間にテストベルト23が巻回されている。駆動側テス
トプーリ21には駆動モータ31が連結され、負荷側プーリ
22には無整流子モータよりなる負荷モータ41が連結され
ている。更に、インバータ68は、電源61より与えられる
電力を負荷モータ41に供給している。インバータ68を制
御する電力制御系統70は、負荷側テストプーリ22のトル
クを検出するトルク検出器7tと、トルク検出器7tのトル
ク信号を増幅する増幅器75と、増幅器75のトルク信号を
受けて回転制御信号をインバータ68に出力するコントロ
ーラ71とを備えている。また、負荷モータ41で発生した
電力を取出して負荷側電源ライン64に返す電力回生コン
バータ69が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｖベルトや平ベルトな
どの各種の伝動ベルトの疲労試験等を行うためのベルト
走行試験機に関し、特に、負荷モータに係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のベルト走行試験機に
は、実開昭５７−２２０９９号公報及び実公昭５７−４
１７３９公報に開示されているように、駆動モータが連
結された駆動側プーリと負荷モータが連結された負荷側
プーリとの間にテストベルトが巻回され、駆動側プーリ
の回転速度より負荷側プーリの回転速度をやゝ遅く設定
し、この駆動側プーリと負荷側プーリとの回転速度の相
違からテストベルトに所定の負荷を作用させてベルト走
行試験を行うようにしている。そして、上記駆動側プー
リと負荷側プーリとの回転速度の相違から負荷モータが
発電機として作用し、電力を発生するので、この電力を
電源ラインに返し、つまり、負荷モータに供給して消費
電力の軽減を図るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したベルト走行試
験機において、従来、各モータには三相誘導モータ又は
単相誘導モータが用いられており、特に、負荷モータに
も誘導モータが用いられていた。しかしながら、誘導モ
ータを用いているので、モータ故障を生ずる場合があ
り、ベルト走行試験を中止しなければならない場合あっ
た。つまり、ベルト走行試験は、数時間等で完了するも
のではなく、一週間又はそれ以上の日数を要し、その試
験期間はテストベルトを連続して走行し続けており、駆
動モータの他、負荷モータを回転駆動し続けている。従
って、負荷モータ自体に極めて耐久性が要求されること
になる。その上、負荷モータの場合、テストベルトに負
荷を作用させるために、駆動モータの回転数より低回転
数に設定し、しかも、負荷が所定値になるように回転数
を制御している。一方、上述したように負荷モータに誘
導モータを使用しているので、この誘導モータは、ブラ
シと整流子とを設けて回転子のコイルに流れる電流方向
を切換えるようにしている。このブラシが設けられてい
ることから、モータ故障が多くなるという問題があっ
た。上述したように、ベルト走行試験の場合、試験を中
断してモータの保守を行うことができず、また、試験途
中でモータ故障が生ずると、長期間を要する試験を再度
最初からやり直さなければならないという問題があっ
た。このことから、負荷モータの耐久性及び信頼性の向
上が強く望まれていた。

【０００４】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、負荷モータの耐久性及び信頼性の向上を図り、確実
なベルト走行試験を行えるようにすることを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、負荷モータを無整流子モ
ータによって構成するようにしたものである。具体的
に、図１に示すように、請求項１に係る発明が講じた手
段は、先ず、駆動側プーリと負荷側プーリと間に巻回さ
れたテストベルトが設けられている。そして、上記駆動
側プーリに連結されて該駆動側プーリを回転させるため
の駆動モータと、上記負荷側プーリに連結されて該テス
トベルトに負荷を与えるための無整流子モータよりなる
負荷モータとが設けられている。更に、上記駆動モータ
及び負荷モータに電力を供給するための電源が設けられ
ている。加えて、該電源より電源ラインを介して与えら
れる電力を制御電力に変換して負荷モータに供給する電
力変換回路と、上記テストベルトに所定の負荷が作用す
るように負荷モータの回転を制御するための制御信号を
電力変換回路に出力する制御手段とが設けられている。
また、請求項２に係る発明が講じた手段は、上記請求項
１の発明において、負荷モータで発生した電力を取出し
て電源ラインに返す電力回生回路を備えるようにしたも
のである。また、請求項３に係る発明が講じた手段は、
上記請求項１又は２の発明において、制御手段が、負荷
側プーリのトルクを検出してトルク信号を出力するトル
ク検出器と、該トルク検出器のトルク信号を増幅する増
幅器と、該増幅器で増幅したトルク信号を受けてテスト
ベルトの負荷が設定負荷になるように制御信号を電力変
換回路に出力するコントローラとを備えるようにしたも
のである。

【０００６】

【作用】上記の構成により、本発明では、先ず、負荷モ
ータをＯＮして駆動させると共に、駆動モータを駆動さ
せ、負荷側プーリと駆動側プーリとを回転駆動させる。
その後、上記駆動モータと負荷モータとが異なる速度で
回転している場合には、同一になるように調節した後、
負荷モータを減速させる。つまり、テストベルトの負荷
が設定されるので、コントローラが回転制御信号を電力
変換回路に出力して負荷モータを減速させる。これによ
って、負荷モータが駆動モータより低回転で回転し、テ
ストベルトに負荷が作用した状態で該テストベルトが走
行する。その後、実際の走行試験が開始されると、トル
ク検出器が負荷側プーリのトルク、つまり、テストベル
トの負荷を検出してトルク信号を出力する。このトルク
信号は、増幅器によって増幅されてコントローラに入力
される。そして、上記コントローラは、トルク信号に基
づいてテストベルトの負荷が設定負荷になるように電力
変換回路に制御信号を出力し、無整流子モータよりなる
負荷モータの回転が制御される。また、上記コントロー
ラは、トルク検出器のトルク信号によってベルト切れや
テストベルトのスリップをチェックし、異常が発生する
と試験を中止する。一方、上記負荷モータは、駆動モー
タより減速した状態で回転しているので、該負荷モータ
は直流のブレーキ電圧を発生する発電機として作用す
る。電力回生回路は、この直流電圧、つまり、回生電流
を電力変換回路より取出して電源ラインに返している。
そして、この動作を繰返してテストベルトの走行試験が
続けられる。

【０００７】

【発明の効果】従って、請求項１に係る発明によれば、
負荷モータに無整流子モータを使用するようにしたゝめ
に、試験中における負荷モータの故障を極めて低減する
ことができる。つまり、負荷モータが誘導モータのよう
なブラシを設けられていないことから、負荷モータ自体
の耐久性を極めて向上させることができる。この結果、
走行試験の中止を極めて減少させることができるので、
長期間を要する試験を再度最初からやり直すという事態
を防止することができる。特に、上記負荷モータは、負
荷変動に対応するように回転数を制御するので、従来は
故障が多いという問題があった。これに対して、ブラシ
を有しない無整流子モータで負荷モータを構成し、電力
変換回路の制御で負荷モータの回転を制御するので、モ
ータ故障を未然に防止してベルト走行試験を確実化を図
ることができる。このことから、無整流子モータの負荷
モータがベルト走行試験で極めて顕著な効果を発揮する
ことになる。

【０００８】また、請求項２に係る発明によれば、電力
回生回路によって負荷モータで発生した電力を電源ライ
ンに返すようにしたゝめに、消費電力の低減を図ること
ができるので、ベルト走行試験の経済性を向上させるこ
とができる。また、請求項３に係る発明によれば、トル
ク検出器のトルク信号を増幅器で増幅させるようにした
ゝめに、微小なトルク変動に対してもテストベルトの負
荷を設定負荷に高精度で対応させることができるので、
試験精度の向上を図ることができると共に、制御速度の
向上を図ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１に示すように、ベルト走行試験機10
は、Ｖベルトや平ベルト等の伝動ベルトの疲労試験等を
行う試験機であって、テスト機構部20と駆動機構部30と
負荷機構部40とを備えると共に、制御系50を備えてい
る。上記テスト機構部20は、駆動側テストプーリ21と負
荷側テストプーリ22とを備えると共に、該駆動側テスト
プーリ21と負荷側テストプーリ22と巻回されたテストベ
ルト23を備えており、該テストベルト23が駆動側テスト
プーリ21と負荷側テストプーリ22との間を走行する。そ
して、上記駆動側テストプーリ21と負荷側テストプーリ
22との間にはテストベルト23に接してアイドルプーリ24
が設けられている。更に、上記テスト機構部20は、高温
ボックス11に収納されており、該高温ボックス11には、
ヒータ12が収納されると共に、サーモセンサ13が設けら
れている。該サーモセンサ13の検知信号は、サーモ制御
器14に入力され、該サーモ制御器14は、高温ボックス11
内が所定温度になるようにヒータ12を制御している。

【００１０】上記駆動機構部30は、駆動モータ31とベル
ト伝動部32とを備えており、該ベルト伝動部32は、駆動
側プーリ33と従動側プーリ34との間に伝動ベルト35が巻
回されて構成されている。上記駆動側プーリ33は駆動モ
ータ31に連結され、従動側プーリ34は、軸受36，36及び
シャフト37を介してテスト機構部20の駆動側テストプー
リ21に連結されている。更に、上記駆動モータ31は、三
相交流モータで構成されている。

【００１１】上記負荷機構部40は、負荷モータ41とベル
ト伝動部42とを備えており、該ベルト伝動部42は、駆動
側プーリ43と従動側プーリ44との間に伝動ベルト45が巻
回されて構成されている。上記駆動側プーリ43は負荷モ
ータ41に連結され、従動側プーリ44は、軸受46，46及び
シャフト47を介してテスト機構部20の負荷側テストプー
リ22に連結されている。更に、上記駆動モータ31は、本
発明の特徴として、三相交流モータであって、誘導モー
タのようにブラシを有していない無整流子の同期モータ
で構成されている。

【００１２】上記制御系50は、図２に示すように、駆動
モータ31及び負荷モータ41に電力を供給する電力供給系
統60と、負荷モータ41の回転を制御する電力制御系統70
とより構成されている。上記電力供給系統60は、三相交
流電源61を備えており、該三相交流電源61にはメイン電
源ライン62が接続されている。該メイン電源ライン62
は、駆動側電源ライン63と負荷側電源ライン64とに分岐
され、該駆動側電源ライン63が駆動モータ31に接続され
て、該駆動モータ31に交流電力が供給されている。上記
メイン電源ライン62には、メインスイッチ65が設けられ
る一方、駆動側電源ライン63には電磁開閉器66が設けら
れ、上記負荷側電源ライン64には、力率改善用のリアク
トル67とインバータ68とが直列に接続されている。該イ
ンバータ68は、負荷モータ41に接続されており、図示し
ないが、整流回路部及びインバータ回路部等を備え、電
源61からの電力を所定の制御電力に変換して負荷モータ
41に供給する電力変換回路を構成している。そして、上
記インバータ回路部は、本発明の特徴として、サイリス
タ等の半導体素子を備え、無整流子モータである負荷モ
ータ41の電機子巻線と界磁磁極とが所定位置関係を保持
するように半導体素子を開閉するように構成されてい
る。また、上記インバータ68には、電力回生コンバータ
69が接続され、該電力回生コンバータ69は、負荷モータ
41で発生する回生電流を取出す電力回生回路を構成して
おり、インバータ68に流れる直流の回生電流を交流回生
電流に変換して負荷側電源ライン64に返すように構成さ
れている。

【００１３】一方、上記電力制御系統70は、インバータ
68を制御するコントローラ71を備えて制御手段を構成し
ており、該コントローラ71は、テストベルト23の負荷を
設定する負荷設定器72より設定信号(S1)が入力されると
共に、負荷設定器72に負荷の変更信号(S2)を出力するよ
うに構成されている。また、上記電力制御系統70は、駆
動機構部30及び負荷機構部40におけるベルト伝動部32，
42の駆動側プーリ33，43と従動側プーリ34，44との回転
数を検出する回転数検出器7r，7r，…、及びテスト機構
部20における負荷側テストプーリ22の回転数を検出する
回転数検出器7rを備えている。該各回転数検出器7r，7
r，…の回転数信号(S3)は、コントローラ71に入力され
る一方、駆動側プーリ33，43と従動側プーリ34，44の回
転数検出器7r，7r，…は、回転数表示器73にも接続され
ている。更に、上記テスト機構部20における負荷側テス
トプーリ22に連結されたシャフト47及びアイドルプーリ
24には、トルク検出器7t，7tが設けられており、該トル
ク検出器7t，7tは、負荷側テストプーリ22の負荷、つま
り、テストベルト23に作用している負荷を検出してい
る。上記トルク検出器7t，7tのトルク信号(S4)は、トル
ク表示器74に入力されると共に、増幅器75に入力されて
増幅される。該増幅器75は、例えば、トルク検出器7t，
7tが出力するアナログ値のトルク信号(S4)を５倍に増幅
してコントローラ71に出力している。上記コントローラ
71は、増幅器75からのトルク信号(S4)をデジタル値に変
換するＡ／Ｄ変換部76を備え、デジタル値のトルク信号
(S4)と負荷設定器72からの設定負荷とを比較してテスト
ベルト23の負荷が設定負荷になるように負荷モータ41の
回転を制御するための回転制御信号(S5)をインバータ68
に出力している。一方、上記インバータ68は、電流検出
器等を備えて電力周波数の異常を検出し、異常信号(S6)
をコントローラ71に出力するように構成されている。ま
た、上記電力回生コンバータ69は、回生電流から異常を
検出して異常信号(S7)をコントローラ71に出力するよう
に構成されている。

【００１４】−ベルト走行試験の動作− 次に、上記ベルト走行試験機10におけるベルト走行試験
の動作について図３の制御フローに基づき説明する。先
ず、ベルト走行試験を開始する前に初期設定が行われ、
ステップST１において、負荷モータ41をＯＮして駆動さ
せる。つまり、メインスイッチ65を投入すると、電源61
からの電力がメイン電源ライン62及び負荷側電源ライン
64を介してインバータ68に供給され、該インバータ68か
ら負荷モータ41に制御電力が供給されて負荷モータ41が
駆動する。この負荷モータ41の回転はベルト伝動部42を
介して負荷側テストプーリ22に伝達され、該負荷側テス
トプーリ22が回転する。続いて、ステップST２に移り、
負荷モータ41に供給する電力の周波数を制御する。つま
り、コントローラ71は、インバータ68に回転制御信号(S
5)を出力し、該インバータ68が負荷モータ41が所定の回
転数で回転するように制御電力を負荷モータ41に供給す
る。続いて、ステップST３に移り、電磁開閉器66をＯＮ
して駆動モータ31に電源61からの電力をメイン電源ライ
ン62及び駆動側電源ライン63を介して供給し、駆動モー
タ31を駆動させる。この駆動モータ31の回転はベルト伝
動部32を介して駆動側テストプーリ21に伝達され、該駆
動側テストプーリ21が回転する。その後、ステップST４
に移り、駆動モータ31と負荷モータ41とが同じ速度で回
転しているか否かを確認し、駆動モータ31と負荷モータ
41とが異なる速度で回転している場合には、同一になる
ように調節する。続いて、ステップST５に移り、上記負
荷モータ41を減速させる。具体的には、ステップST６に
おいて、テストベルト23の負荷が負荷設定器72で設定さ
れるので、設定信号(S1)がコントローラ71に入力し、該
コントローラ71が回転制御信号(S5)をインバータ68に出
力して負荷モータ41を減速させる。そして、ステップST
７に移り、上記テストベルト23の負荷が設定負荷になる
ようにコントローラ71が回転制御信号(S5)をインバータ
68に出力し、このインバータ68が、例えば、電力の周波
数を制御して制御電力を負荷モータ41に供給する。特
に、該負荷モータ41が無整流子モータで構成されている
ので、上記インバータ68は、負荷モータ41の電機子巻線
と界磁磁極とが所定位置関係を保持するように半導体素
子を開閉制御する。これによって、負荷モータ41が減速
した所定回転数で回転し、テストベルト23に負荷が作用
した状態で該テストベルト23が走行し、初期設定が終了
する。つまり、上記駆動モータ31と負荷モータ41とを同
一速度で回転すると、テストベルト23は無負荷で走行し
ていることになり、トルク検出器7t，7tの検出トルクも
零となる。この状態から負荷モータ41を減速すると、テ
ストベルト23に負荷が作用することになり、この負荷を
設定負荷に一致させる。この状態でテストベルト23の試
験が可能となる。

【００１５】その後、ステップST８において、実際の走
行試験が開始された後、ステップST９に移り、負荷変動
を制御する。具体的に、トルク検出器7t，7tが負荷側テ
ストプーリ22のトルク、つまり、テストベルト23の負荷
を検出してトルク信号(S4)を出力している。このトルク
信号(S4)によってトルク表示器74に負荷側テストプーリ
22のトルクが表示されると共に、トルク信号(S4)は、増
幅器75によって５倍に増幅されてコントローラ71に入力
される。そして、上記コントローラ71は、Ａ／Ｄ変換部
76でトルク信号(S4)をデジタル値に変換し、該トルク信
号(S4)による検出トルクと設定負荷とを比較し、テスト
ベルト23の負荷が設定負荷になるようにインバータ68に
回転制御信号(S5)を出力する。また、上記コントローラ
71は、トルク検出器7t，7tのトルク信号(S4)によってベ
ルト切れやテストベルト23のスリップをチェックし、異
常が発生すると試験を中止する。その後、ステップST10
に移り、負荷モータ41に供給する電力の周波数を制御す
る。具体的に、回転数検出器7r，7r，…が負荷側テスト
プーリ22等の回転数を検出して回転数信号(S3)がコント
ローラ71に入力されているので、該コントローラ71は、
回転数をチェックして駆動モータ31や負荷モータ41の故
障及び軸受36，46の故障などを検知し、異常が発生する
と試験を中止する。続いて、ステップST11に移り、電力
の回生量を制御し、つまり、電力回生コンバータ69を調
節してステップST12に移り、負荷モータ41が発生する回
生電流を交流回生電流に変換してインバータ68に返して
いる。具体的に、上記負荷モータ41が駆動モータ31より
減速した状態で回転しているので、該負荷モータ41は直
流のブレーキ電圧を発生する発電機として作用する。電
力回生コンバータ69は、この直流電圧、つまり、回生電
流を取出して負荷側電源ライン64に返している。そし
て、上記ステップST12からステップST９に戻り、上述し
た動作を繰返してテストベルト23の走行試験が続けられ
る。

【００１６】−ベルト走行試験機10の効果− 以上のように、本実施例によれば、負荷モータ41に無整
流子モータを使用するようにしたゝめに、試験中におけ
る負荷モータ41の故障を極めて低減することができる。
つまり、負荷モータ41が誘導モータのようなブラシを設
けられていないことから、負荷モータ41自体の耐久性を
極めて向上させることができる。この結果、走行試験の
中止を極めて減少させることができるので、長期間を要
する試験を再度最初からやり直すという事態を防止する
ことができる。特に、上記負荷モータ41は、負荷変動に
対応するように回転数を制御するので、従来は故障が多
いという問題があった。これに対して、ブラシを有しな
い無整流子モータで負荷モータ41を構成し、インバータ
68の制御で負荷モータ41の回転を制御するので、モータ
故障を未然に防止してベルト走行試験を確実化を図るこ
とができる。このことから、無整流子モータの負荷モー
タ41がベルト走行試験で極めて顕著な効果を発揮するこ
とになる。

【００１７】また、電力回生コンバータ69によって負荷
モータ41で発生した電力を負荷側電源ライン64に返すよ
うにしたゝめに、消費電力の低減を図ることができるの
で、ベルト走行試験の経済性を向上させることができ
る。また、トルク検出器7t，7tのトルク信号(S4)を増幅
器75で増幅させるようにしたゝめに、微小なトルク変動
に対してもテストベルト23の負荷を設定負荷に高精度で
対応させることができるので、試験精度の向上を図るこ
とができると共に、制御速度の向上を図ることができ
る。また、回転数検出器7r，7r，…を設けるようにした
ゝめに、回転数から軸受36，46の故障等をチェックする
ことができるので、異常に迅速に対応することができる
ことから、確実なベルト走行試験を実行することができ
る。

【００１８】−その他の変形例− 尚、本実施例においては、駆動機構部30及び負荷機構部
40にベルト伝動部32，42を設けるようにしたが、本発明
の駆動機構部30及び負荷機構部40はこれらに限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベルト走行試験機を示す概略図であ
る。

【図２】制御系を示すベルト走行試験機の概略図であ
る。

【図３】ベルト走行試験の制御フロー図である。

【符号の説明】

10 ベルト走行試験機 20 テスト機構部 21 駆動側テストプーリ 22 負荷側テストプーリ 23 テストベルト 30 駆動機構部 31 駆動モータ 32，42 ベルト伝動部 40 負荷機構部 41 負荷モータ 50 制御系 60 電力供給系統 61 電源 62，63，64 電源ライン 68 インバータ（電力変換回路） 69 電力回生コンバータ（電力回生回路） 70 電力制御系統（制御手段） 71 コントローラ 72 負荷設定器 75 増幅器 76 Ａ／Ｄ変換部 7r 回転数検出器 7t トルク検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動側プーリと負荷側プーリと間に巻回
されたテストベルトと、上記駆動側プーリに連結されて該駆動側プーリを回転さ
せるための駆動モータと、上記負荷側プーリに連結されて該テストベルトに負荷を
与えるための無整流子モータよりなる負荷モータと、上記駆動モータ及び負荷モータに電力を供給するための
電源と、該電源より電源ラインを介して与えられる電力を制御電
力に変換して負荷モータに供給する電力変換回路と、上記テストベルトに所定の負荷が作用するように負荷モ
ータの回転を制御するための制御信号を電力変換回路に
出力する制御手段とを備えていることを特徴とするベル
ト走行試験機。
【請求項２】請求項１記載のベルト走行試験機におい
て、負荷モータで発生した電力を取出して電源ラインに返す
電力回生回路を備えていることを特徴とするベルト走行
試験機。
【請求項３】請求項１又は２記載のベルト走行試験機
において、制御手段は、負荷側プーリのトルクを検出してトルク信号を出力する
トルク検出器と、該トルク検出器のトルク信号を増幅する増幅器と、該増幅器で増幅したトルク信号を受けてテストベルトの
負荷が設定負荷になるように制御信号を電力変換回路に
出力するコントローラとを備えていることを特徴とする
ベルト走行試験機。