JPS6145946A - 力伝達機構の効率測定器 - 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〕 本発明は減速機等の力伝達機構の効率を測定する力伝達
機構の効率測定器に関し、特に実際の使用状態において
容易にしかも正確に効率測定可能な力伝達機構の効率測
定器に関する。

一般に出力トルクを増加させるため又は位置精度を向上
させるための減速機構として歯車力伝達機構が広く用い
られている。例えば、ロボットのアーム等の駆動機構に
は駆動源であるモータの回転速度を減速機金倉してアー
ム等に伝えて駆動し。

位置分解能の向上及び可搬重量の増加を計っている。

このように減速機構は力伝達機構であるから。

伝達効率により、ロボット等の性能が左右される。

〔従来の技術〕

従来、歯車機構の効率は、歯車機構のメーカーが設計上
定めた値をカタログ等に記載し、ユーザーはこれを信じ
て、必要な出力トルクを得るよう駆動源（アクチュエー
タ）全選択していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、歯車機構の効率は、その潤滑の種類や取
付は状態、予圧の有無、使用状態によって大きく変化す
る。このため、一義的に定められたメーカーのカタログ
値から得られた効率を用いて設計全行なうと予想しない
低い出力しか得られないことが多いという問題があった
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、力伝達機構の効率を実際の使用状態で容易に
且つ正確に測定しつる力伝達機構の効率測定器を提供す
るにある。

このため１本発明は、力伝達機構を駆動する駆動源と、
該力伝達機構の入力軸のトルクを検出する入力トルク検
出手段と、該力伝達機構の出力軸のトルクを検出する出
力トルク検出手段と、該出力軸に負荷を付与する負荷手
段と、該駆動源及び負荷手段を制御する制御手段とを有
し、該制御手段が該駆動源及び負荷手段を制御し、該入
力トルク検出手段及び該出力トルク検出手段の検出トル
クに基いて該力伝達機構の効率を測定することを特徴と
している。

〔作用〕 本発明では、実際の使用状態における効率を測定するた
め、駆動源と負荷手段を設け、これらを力伝達機構に接
続し、力伝達機構の入出力軸に設けられたトルク検出器
の検出トルクによって効率を測定している。従って、力
伝達機構を駆動源で駆動し、実際に予想される負荷を負
荷手段で付与し念状態で入出力軸のトルクを同時に測定
し、効率を得るようにしているから使用状態における効
率が容易にしかも正確に測定できる。

〔実施例〕

以下２本発明を実施例により詳細に説明する。

矛１図は本発明の一実施例構成図であり１図中。

１はモータであり、駆動源として力伝達機構である後述
する減速機を駆動するもの、２は入力トルク検出器であ
り、減速機の入力軸のトルクを検出する同軸型の一トル
ク検出器であり、モータ１が取付けられているもの、３
は減速機であり、歯車機構で構成され、その入力軸３ａ
は入力トルク検出器２に接続され、その出力軸３ｂは後
述する出力トルク検出器兼負荷用ブレーキに接続される
もの。

４は出力軸支持部であり、減速機３の出力軸３ｂを支持
するもの、５は出力トルク検出器兼負荷用ブレーキであ
り、カップリング６を介し減速機３の出力軸３ｂと接続
され、出力軸３ｂのトルクを検出し且つ出力軸３ｂに負
荷を付与するもの、７はガイド部であり、基部７と出力
軸支持部４との間にガイドレール７ａを有するもの、８
け入力軸台であり、入力トルク検出器２を支持するとと
もにガイドレール７ａに沿ってスライド可能なもの。

９は減速機支持部であり、上部で減速機３を支持すると
ともに下部においてガイドレール７ａに沿ってスライド
可能なものである。岡、入力トルク検出器２は、入力軸
３ａ、即ちモータｌの発生するトルクを軸のねじれによ
って検出する手段を有しており、出力トルク検出器兼負
荷用ブレーキは。

出力軸３ｂのトルクを検出する検出手段と出方軸３ｂに
負荷を与えるヒステリシスブレーキとヲ有するものであ
る。

矛１図の実施例構成においては、被測定物である減速機
３を減速機支持部９の上部に取付け、その出力軸３ｂｉ
出力軸支持部４全介し、カップリング６によって出力ト
ルク検出器兼負荷用ブレーキ５に接続し、その入力軸を
入力トルク検出器２に接続する。この時、入力トルク検
出器２を支持する入力軸台８及び減速機支持部９はガイ
ドレール７ａに沿ってスライド可能ななめ、減速機３の
大きさに合わせてセットできる。更に、入力軸台８に対
し入力トルク検出器２は紙面の垂直方向に移動可能に支
持されているから、減速機３の入力軸３ａと出力軸３ｂ
が同軸でない場合でも接続でき、又減速機支持部９に減
速機３を取付ける際にじゃまにならず１円滑な取付は及
び接続を行なうことができる。

このようにして減速機３をセットした状態で。

モータｌを駆動し、出力トルク検出器兼負荷用ブレーキ
５で負荷を与えて、入力トルク検出器２及び出力トルク
検出器兼負荷用ブレーキ５によって減速機３の入力軸３
ａ及び出力軸３ｂの各々のトルクを測定し、効率を求め
る。

矛２図は９本発明の一実施例ブロック図であり。

図中、矛１図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、１１はＤ／Ａ　（デジタル／アナログ）コ
ンバータであり、モータ１へ与えるデジタルの電流指令
値をアナログの電流指令に変換するもの、１２はパワー
アンプであり、Ｄ／Ａコンバータ１１の電流指令を増幅
してモータ１に与えるもの、１３はカウンタであり、モ
ータｌに設けられた図示しない位置検出器からの回転パ
ルスを計数し、モータ１の速度を検出するためのもの。

１４．１５は各々トルクメータであり、各々入力トルク
検出器２及び出力トルク検出器兼負荷用ブレーキ５の検
出トルクを表示するもの、１６はヒステリシスコントロ
ーラであり、デジタルの負荷指令値を出力トルク検出器
兼負荷用ブレーキ５のブレーキ力に変換して与えるもの
、１８は制御部でアリ、オペレータによってセットされ
た回転数（速度）に対応する電流指令値及び負荷に対応
する負荷指令１［’に出力するとともにカウンタ１３の
出力からモータエの回転敷金検知するものである。

択に、第２図実施例構成の動作について第３図の測定操
作フロー図に基いて説叫する。

先づ、前述の如く減速機３をセットした後、オペレータ
は制御部１８に減速機３の使用状態の回転数、負荷をセ
ットする。制御部１８はこの回転数に応じた電流指令値
を出力し、Ｄ／Ａコンノく一タ１１、パワーアンプ１２
ｔ−介しモータｌを駆動する。モータｌが駆動した後、
制御部１８は負荷に応じた負荷指令値を出力し、ヒステ
リシスコントローラ１６を介し出力トルク検出器兼負荷
用ブレーキ５のブレーキを駆動する。これによってモー
タｌによって駆動されている減速機３は負荷を受けた状
態で減速動作する。尚、制御部１８はカウンタ１３から
モータｌの回転数（速度）を検出し。

指令した回転数となる様にフィードバック制御する。

このようにして動作している状態では、入力トルク検出
器２は減速機３の入力軸３ａのトルクを検出し、トルク
メータ１４がこれを表示し、出力トルク検出器兼負荷用
ブレーキ５は減速機３の出力軸３ｂのトルクを検出し、
トルクメータ１５がこれを表示しているので、オペレー
タは両トルクメータ１４，１５’ｔ＝見て入力トルク測
定値Ｔｌｌ出力トルク測定値Ｔ２　ｆ得る。周知の如く
効率ηは次式で与えられる。

但し、ω１は入力軸３ａの角速度、ω２は出力軸３ｂの
角速度である。

ここで、減速比ｉｎとすると、ｎは次式で表わされる。

（２ン式を（１）式に代入すると。

となる。

従って、減速比ｎは既知であるのでトルク測定値Ｔｌ、
Ｔａ２得れば、効率ηを瞬時に求めることができる。ま
た、使用状態において負荷が変動する場合においても、
制御部１８に異なる負荷値をセットすることによって同
様にその負荷値における効率ηをえることができる。更
に、使用状態において減速機３の入力トルク及び回転数
が刻々変化する場合の効率ηも、制御部１８に回転数を
セットすることにより、同様にしてその回転数における
効率ηを得ることができる。しかも、潤滑状態や取付は
状態を使用状態のものと同一とすれば。

使用状態の効率を正確に得ることができる。

前述の実施例では、入力トルクの測定に入力トルク検出
器を用いているが、モータ１の特性が既知であれば、モ
ータｌに流れる電流から入力トルクを求めることができ
る。このため、モータ１の電流積ｔＢ器を設ければよい
。前述の出力トルク検出器兼負荷用ブレーキも−・体の
ものでなく、別々のものを用いてもよい。

また、減速機３を取除いて、トルク検出器２゜５を直接
結合しく即ち、効率Ｚｏｏ％、減速比１の減速機全接続
した場合と等価）、双方のトルクメータ１４，１５の出
力値を校正することができ。

これによって常に正確な測定ができる。

更ニ、制御部１８ｔマイクロコンピュータ等テ構成し、
係る操作手順の測定プログラム全作成し。

両トルクメータ１４，１５の測定（［’にマイクロコン
ピュータに入力すれば測定の自動化も実現できる。この
場合効率ηの計算はマイクロコンピュータで行なわれる
。

以上本発明を一実施例により説明したが１本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり。

本発明からこれらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に９本発明によれば、力伝達機構を駆動
する駆動源と、該力伝達機構の入力軸のトルクを検出す
る入力トルク検出手段と、該力伝達機構の出力軸のトル
ク全検出する出力トルク検出手段と、該出力軸に負荷を
付与する負荷手段と。

該駆動源及び負荷手段を制御する制御手段とを有し、該
制御手段が該駆動源及び負荷手段を制御し。

該入力トルク検出手段及び該出力トルク検出手段の検出
（ルクに基いて該力伝達機構の効率を測定することを特
徴としているので、実際の使用状態における効率が測定
できるという効果を奏し、係る力伝達機構を用いた駆動
機構の性能向上に寄与する。また、その測定も容易であ
り、しかも高精度に測定できるという効果も奏し、実用
上有用であり、特に高精度の駆動機構の設計を正確とす
るのに貢献するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

矛１図は本発明の一実施例構成図、矛２図は本発明の一
実施例ブロック図、矛３図は矛１図及び矛２図実施例の
操作手順フロー図である。 図中、ｌ・・・モータ（駆動源）、２・・・入力トルク
検出器、３・・・減速機（力伝達機構）、５・・・出力
トルク検出器兼負荷用ブレーキ、１８・・・制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 力伝達機構を駆動する駆動源と、該力伝達機構の入力軸
   のトルクを検出する入力トルク検出手段と、該力伝達機
   構の出力軸のトルクを検出する出力トルク検出手段と、
   該出力軸に負荷を付与する負荷手段と、該駆動源及び負
   荷手段を制御する制御手段とを有し、該制御手段が該駆
   動源及び負荷手段を制御し、該入力トルク検出手段及び
   該出力トルク検出手段の検出トルクに基いて該力伝達機
   構の効率を測定することを特徴とする力伝達機構の効率
   測定器。