JPS61155826A - 負荷モーメント測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原動機によって回転負荷に印加される負荷モ
ーメント測定方法に関する。この方法において、角速度
の時間に関する微分商が速度測定値から導出されかつ全
慣性モーメントに比例する係数を乗じられて、その結果
の値が測定可能な運転パラメータの瞬時値に相当する原
動機駆動モーメントから減算される。

［従来の技術］ 瞬時負荷状態についての情報を得るために回転軸のトル
ク測定による探知がしばしば望まれる。

この目的のために各種の測定装置が開示されている、た
とえば、回転軸上に取付られかつ被測定ねじり応力の国
数としてのトルク測定を行うひずみ計がある。既知の方
法によっては、トルク測定はしばしば不可能又はきわめ
て高価に付く、これは、たとえば、関連する軸が点検不
能であるため又は使用される測定器が充分に堅牢でない
ためである。

最初に述べたような既知の方法（公開猿回特許第２７０
２９８１号）においては、直流電動機の電機子電流が測
定されかつ定数を乗じられる結果、全励磁界に関連する
最大モーメントを表示する信号が得られる。頻繁に変化
する条件の下での原動機運転に関連して、この方法は比
較的不正確な値しか得ることができず、また、この方法
は、内燃ｌ１ｇＩＩのような他の原動機に対しては全く
使用することができない。

内燃機関の能力を監視するために運転試験において速度
が二つの速度しきい値に到達した時刻間の時間を測定す
る方法によって平均トルクを測定できる方法が公開猿回
特許第３１０３６４８号から既知である。平均トルクは
、既知の式によって前記時間から導出される。しかし、
多くの場合知りたい瞬時トルクはこのような方法で測定
することはできない。

［発朗が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、原動機によって回転負荷に印加される
瞬時トルクを簡単かつ信頼性のある方法によってきわめ
て正確に測定できる方法と装置を提供することにある。

Ｅ問題を解決するための手段］ 最初に挙げた種類の方法を通してその目的は本発明によ
って次のようにして達成される、すなわち、速度、電動
機電流、又は内燃機関の吸込圧力などのような測定可能
な運転パラメータの値が記憶装置に記憶されかつ原動機
駆動モーメントの瞬時値が記憶装置から読み出される。

本発明による方法は、順次の時刻における速度測定値は
瞬時負荷モーメントの測定に充分であるという利点を有
する。速度のアナログ測定を、たとえ困難な条件の下で
も、常に既知の方法によって実施することができる。

所定の時間間隔をとって速度測定を行う仕方を通しての
電動機によって回転負荷に印加される負荷モーメント測
定方法においては、第１測定速度に第１重み係数を乗じ
、第２測定速度に第２重み係数を乗じ、その後で、第２
測定速度を第１測定速度から減算し、零速度における電
ｖＪ様駆動モーメントに相当する定数を結果の差に加算
することが、好ましい。この方法は、電動機駆動電気モ
ーメントの速度依存性は多くの場合直線で以って適度に
正確に表示されしたがって特性記憶の必要がない、とい
う仮定に基づいている。

このような場合、この方法は、順々の測定速度とそれぞ
れの重み係数との乗算をそれぞれの重み係数に比例する
各計数時間中の速度比例パルス繰返し数でのパルスを計
数によって行うというふうに簡単化される。

本発明による方法を実施する好適装置においては、速度
ピックアップの出力端子は切換スイッチの入力端子に接
続され、切換スイッチの両出力端子は二つの緩衝記憶装
置の入力端子に接続され、時計装置が配設され時限信号
を送出しかつその出力端子をそれぞれ切換スイッチの制
御入力端子及び二つの記憶装置の制御入力端子に接続さ
れ、これら二つの記憶装置は交代に読出しされるのに適
合したものであってその出力端子を第１減算器の二つの
入力端子に接続され、除算器が配設されその一つの入力
端子を前記減算器の出力端子に接続されかつその他の入
力端子に時計装置からの信号を受信し、特性記憶装置が
配設され速度などの測定可能運転パラメータ値の関数と
しての原動機駆動モーメントの変化がこの記憶装置内に
記憶されまたこの記憶装置はこの運転パラメータ値を受
信する読出し入力端子を有し、原動機駆動モーメントの
瞬時値は特性記憶装置の出力端子に現れ、また第２減算
器が配設されてその第１入力端子は特性記憶装置の出力
端子に接続されかつその第２入力端子は除算器の出力端
子に接続される。

もしこのような装置の原動機が電動機であるならば、特
性記憶装置の入力端子に接続された出力端子を有する電
動機電流センサを配設することが望ましい。

上述した種類に変更を加えた方法を実施する好適装置に
おいては、速度ピックアップの出力端子は切換スイッチ
の入力端子に接続され、切換スイッチの両出力端子は二
つの緩衝記憶装置の入力端子に接続され、時限信号を送
出する時計装置が切換スイッチと緩衝記憶装置に関連し
、二つの乗算器が配設されこれは第１入力端子を有し、
その各は関連する緩衝記憶装置の出力端子に接続され、
またその第２入力端子で信号を受信し、これらの信号は
それぞれ第１重み係数、第２重み係数を表示し、乗算器
の出力端子は減算器の二つの入力端子に接続され、また
加算器が配設されその一つの入力端子は減算器の出力端
子に接続されその別の端子は定数を表示する信号を受信
する。

このような装置において、速度ピックアップは、望まし
くは、既知の態様で、パルス発生器とパルス計数器を含
み、後者はパルス発生器に後続配置されかつ時計装置に
よって制御される。

本発明は、さらに利点と数々の特徴を備えるものであり
、付図に示された具体的な実施例を引用してこれから詳
細に説明される。

［実施例］ 本発明は、原動機駆動モーメントとその原動機の運転パ
ラメータの測定可能な値との間に一定関係を指定するこ
とが一般に可能であるという仮定に基づいている。具体
的な電動機を参照して、第１図は、駆動電気モーメント
Ｍ。１の速度ｎへの依存性を示す。このグラフはまた速
度の関数としての電動機電流ｌの変化を表示している。

特定の電気モーメントＭ。１を容易に測定可能な運転パ
ラメータである電動１１１電流又は速度と関連させれる
ことは、明かである。これと同じ論旨は、駆動モーメン
トが関連する、たとえば、吸込み圧力又は液圧を伴う内
燃礪関又は液圧原ｆ！１１機などのような、類を異にす
る原動機にも適用可能である。

第２図は線図的に電動機１を示し、この電動機の回転子
２は軸３を介して回転負荷４を駆動する。

電！ｌ１機１の入力電流【は電流センサ５によって測定
されまた電動機の速度ｎは速度ピックアップ６によって
測定される。

本発明は、軸３を経由して負荷４に伝達される負荷モー
メントＭ、の測定に関する。生じるモーメントは、次式
で示される。

・°ｅ ＭＬ　−Ｍ　ｏ、＋ｙ　　Ｒ（１） ここに、 Ｍ　　：電動機駆動電気モーメント ジ　　二角加速度 ｅＲ：回転質量の慣性モーメント 式（１）において、Ｍｅｌは速度が既知ならば電動機の
特性から知られる。′Ｒはこの系の定数、またハよ測定
された速度から、次のように求められる。

π　　　　　　　ｄｎ また、図示の実施例から判るように、これらの値は、時
間間隔△ｔの始端と終端における二つの速度ｎ１　、ｎ
２の測定によって、次の微分式から求められる。

このような理由から、第２図に示された装置は切換スイ
ッチ７を含み、このスイッチの入力端子は速度ピックア
ップに接続されかつこのスイッチの出力端子は緩衝記憶
袋＠８．９の入力端子に接続されこれを通して時計装置
１０によって制御され、したがって速度が所定の時間間
隔の後測定されて、これらの速度間の差が時間間隔で微
分される。たとえば、速度ｎ１がある時間において測定
されて記憶装置９内に記憶される。速度ｎ２が時間△ｔ
の後に測定されて記憶装置８内に記憶される。

ＩＩ　ｎ　　、　ｎ　１が第１減算器１１に送られて、
減算器は差（ｎ２−ｎｌ）を計算する。減算器１１の出
力端子は除算器１２の入力端子に接続され、除算器はそ
の別の入力端子に時間△ｔを表す信号を時計装Ｎ１０か
ら受信する。この結果、除算器の出力端子に現れる信号
は（ｎ　　−ｎ　　）／Δを又はこの値に係数π／３０
を乗じたものを表す。

速度旦又は電ｌ１ｌ１機電流Ｉに対してＭｅｌをプロッ
トした特性が特性記憶装＠１３内に記憶されている。こ
のため、記憶装置１３の出力端子に現れる信号Ｍ。１は
、電流センサ５によって測定された瞬時電動機電流Ｉ又
は速度ピックアップ６によって測定された速度旦に関係
している。記憶装置１３の出力端子は第１減算器１４の
一つの入力端　−子に接続され、この減算器の別の入力
端子は除Ｑ器１２の出力端子に接続され、これによって
、測定しようとするＭ＝Ｍ　　　−ＶｏＲが減算器ｔ　
　　　　　ｅｌ １４の出力端子に現れる。

第１図は、ある速度範囲内での電気モーメントＭ８１の
変化を近似的に表す直線を示す。このため、電気モーメ
ントは、次式で表される。

ｎ　＝ｎ　２のときは、上式と、式（１）と（２）とか
ら、次の関係を得る。

もし測定間隔△ｔが常に同じならば、式（５）は式は次
のように書ける。

Ｍ　　＝Ｃ＋ｎ１に１−ｎｌ　ｋ２　　　　（５°）し ここに 上掲の簡単化の説明に基づいて、負荷モーメントは、第
３図に示された装置によって測定される。

第３図によると、原動機１及び負荷４を含む装置の軸３
又はその他の回転部材上にパルス発生器１５が取付けら
れている。既知の態様で、パルス発生器１５は、速度に
比例する繰返数でパルスを発生する。このパルス発生器
の出力端子は、ｉ＋ｖｌｉ１６の入力端子に接続され、
この工１数器は時８１装置１７によって制御される。所
定時間中計数器１６はこのパルスを計数し、その数がす
なわち速度測定値である。計数器１６の出力端子は、切
換スイッチ１８の入力端子に接続されている。この接続
構成においては、別の方法、たとえば、第２図に示され
たアナログ的方法にＪ、つても速度測定が可能であると
云える。

切換スイッチ１８の二つの出力端子は緩衝記憶装置１９
．２０の入力端子に接続され、緩衝記憶装置は切換スイ
ッチ１８と同じように時計装置１７によって制御される
。切換スイッチ１８と記憶装置１９．２０は、それぞれ
の時間間隔△ｔの後に測定された速度ｎｌｎ２等を交代
に記憶装置 ＠１９．２０内に記憶しかつ記憶装置の出力端子これが
現れるように、制御される。記憶装置１９゜２０の各々
の出力端子は乗算器２１．２２のいずれか関連する方の
入力端子に接続され、これらの乗算器はその入力端子に
、式６の係数に１、ｋ２それぞれを表す信号を受信する
。

積ｎｋ　　とｎｌに２とはそれぞれ乗算器２１゜２２の
出力端子に現れる。これらの出力端子は減算器２３の二
つの入力端子に接続され、これによって信号（ｎｌに１
−ｎｌに２）が減算器２３の出力端子に現れかつ加算器
２４の入力端子の一つに送られ、加算器はその別の入力
端子に式４又は５の定数Ｃを表す信号を受信し、この結
果、測定しようとする信号Ｍ、が加算器の出力端子に現
れかつ表示装置２５又はこれに類似するものに送られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電気モーメントと電動ｉｔ流の速度への依存
性を示すグラフ図である。 第２図は、本発明による負荷モーメント測定装置のブロ
ック図、 第３図は、本発明による他の負荷モーメント測定装置の
ブロック図、である。 ［記号の説明］ １：原動機又は電動機 ３：軸 ４：回転負荷 ５：電流センサ ６二速度ピックアップ ７：切換スイッチ ８．９：ＩＩ！ｉｉ記憶装置 １０：時計装置 １１：第１減算器 １．２：除算器 １３：特性記憶装置 １４：第２減算器 １５：パルス発生器 １６：計数器 １７：時計装置 １８：切換スイッチ １９．２０：緩衝記憶装置 ２１．２２：乗算器 ２３：減算器 ２４：加弾器 ２５：表示装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）原動機によって回転負荷に印加される負荷モーメ
   ント測定方法であって、時間に関する角速度の微分商が
   速度測定値から導出されかつ全慣性モーメントに比例す
   る係数を乗ぜられることと、前記乗算結果の値が測定可
   能な運転パラメータの瞬時値に比例する原動機駆動モー
   メントから減算されることと、速度又は電動機電流又は
   内燃機関吸込圧力などの測定可能な運転パラメータに依
   存する原動機駆動モーメントの変化が記憶装置内に記憶
   されることと、原動機駆動モーメントの瞬時値が測定の
   ために前記記憶装置から読出されることとを、包含する
   ことを特徴とする前記原動機によって回転負荷に印加さ
   れる負荷モーメント測定方法。 （２）電動機によって回転負荷に印加される負荷モーメ
   ント測定方法であって、速度が所定時間間隔の後に測定
   されることと、第１測定速度が第１重み係数を乗算され
   ることと、第２測定速度が第２重み係数を乗算されるこ
   とと、前記乗算結果の第２重み付け速度が第１重み付け
   速度から減算されることと、零速度における原動機駆動
   モーメントに相当する定数が前記減算結果の差に加算さ
   れることとを、包含することを特徴とする前記原動機に
   よって回転負荷に印加される負荷モーメント測定方法。 （ａ）特許請求の範囲第２項記載の負荷モーメント測定
   方法において、順次の測定速度と前記重み係数との乗算
   は前記重み係数に比例するそれぞれの計数時間中に速度
   比例パルス繰返数を計数することによって実施されるこ
   とを特徴とする前記負荷モーメント測定方法。 （４）原動機によって回転負荷に印加される負荷モーメ
   ント測定装置であって、速度ピックアップ（６）と、前
   記速度ピックアップの出力端子に接続された入力端子を
   有する切換スイッチ（７）と、前記切換スイッチの両出
   力端子に接続された入力端子を有しかつ交代に読み出さ
   れるように適合した二つの緩衝記憶装置（８、９）と、
   時限信号（ｔ）を送出するために配置されかつ前記切換
   スイッチ（７）の制御入力端子と前記二つの緩衝記憶装
   置（８、９）の制御入力端子にそれぞれ接続された出力
   端子を有する時計装置（１０）と、前記二つの緩衝記憶
   装置の出力端子に接続された二つの入力端子を有する第
   １減算器（１１）と、前記減算器（１１）の出力端子に
   接続された一つの入力端子と前記時計装置（１０）から
   の時限信号（ｔ）を受信する別の入力端子を有する除算
   器（１２）と、速度（ｎ）などのような測定可能な運転
   パラメータの値の関数としての原動機駆動モーメント（
   Ｍ＿ｅ＿ｌ）の変化を記憶しかつ前記運転パラメータの
   値を受信する読出し入力端子を有しかつ原動機駆動モー
   メントの瞬時値の現れる出力端子を有する特性記憶装置
   （１３）と、前記特性記憶装置の出力端子に接続される
   第１入力端子と前記除算器（１２）の出力端子に接続さ
   れた第２入力端子を有する第２減算器（１４）とを、包
   含することを特徴とする前記原動機によって回転負荷に
   印加される負荷モーメント測定装置。 （５）特許請求の範囲第４項記載の負荷モーメント測定
   装置において、原動機は電動機であることと、前記特性
   記憶装置（１３）の入力端子に接続された出力端子を有
   する電動機電流が配設されていること、を特徴とする前
   記負荷モーメント測定装置。 （６）電動機によって回転負荷に印加される負荷モーメ
   ント測定装置であって、速度ピックアップ（１５、１６
   ）と、前記速度ピックアップの出力端子に接続された入
   力端子を有する切換スイッチ（１８）と、前記切換スイ
   ッチの両出力端子に接続された入力端子を有する二つの
   緩衝記憶装置（１９、２０）と、前記切換スイッチ（１
   ８）と前記緩衝記憶装置（１９、２０）とに関連しかつ
   時限信号（△ｔ）を送出する時計装置（１７）と、関連
   する前記緩衝記憶装置（１９、２０）の一つの出力端子
   に各々接続される第１入力端子及び第１重み係数と第２
   重み係数をそれぞれ表すそれぞれ信号（ｋ＿１、ｋ＿２
   ）を受信する第２入力端子を有する二つの乗算器（２１
   、２２）と前記乗算器の出力端子に接続された二つの入
   力端子を有する減算器（２３）と、前記減算器の出力端
   子に接続された一つの入力端子と定数を表す信号（Ｃ）
   を受信する別の入力端子を有する加算器（２４）とを、
   包含することを特徴とする前記電動機によって回転負荷
   に印加される負荷モーメント測定装置。 （７）特許請求の範囲第６項記載の負荷モーメントの測
   定装置において、速度ピックアップはパルス発生器（１
   ５）と、前記パルス発生器に後続配置されかつ前記時計
   装置（１７）によって制御されるパルス計数器（１６）
   とを既知の態様で含むことを特徴とする前記負荷モーメ
   ントの測定装置。