KR102579617B1 - 축 커플링의 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법 - Google Patents

Abstract

모터의 응답의 지연을 고려한 후에, 축 커플링의 특성을 적절히 평가할 수 있는 축 커플링(4)의 특성 평가에 관한 것으로서, 구동용 모터(11), 구동 축의 회전각을 취득하는 회전각 센서(14), 및 부여된 토크 지령 T_ref에 근거하여, 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부(13)를 포함하는 모터 시스템(5)과, 종동 축에 접속된 회전 부하부(18)와, 소정의 구동 토크를 출력하도록 토크 지령을 모터 제어부에 출력하는 동시에, 회전각 센서(14)에 의해 검출되는 회전각에 근거하여, 토크 지령에 대응하는 토크의 진폭에 대한 회전각의 각속도 ω의 진폭의 이득의 주파수 특성을 산출 가능한 프로세서를 가지며, 프로세서는, 모터 시스템의 응답 특성과, 축 커플링이 양 축을 접속하는 상태에서 산출된 주파수 특성에 근거하여, 축 커플링(4)의 특성을 산출한다.

Description

축 커플링의 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법

본 발명은 기계 요소의 특성 평가를 실행하기 위한 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법으로서, 특히, 2개의 축을 연결하는 축 커플링의 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법에 관한 것이다.

회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 것에 의해 반송 물체를 직동 방향으로 이동시키는 이송 구동 기구(직동 기구)를 포함하며, 반송 물체의 위치결정을 실행하는 위치결정 장치에 있어서, 이송 기구를 특징짓는 물리 파라미터 동정법이 공지되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 특허문헌 1에서는, 위치결정 장치의 주파수 특성을 주파수 특성 분석기, 서보 애널라이저를 사용하여 계측하고, 계측 결과로부터 공진값과 공진 주파수를 취득한다. 그 후, 취득한 공진값과 공진 주파수에 근거하여, 이송 기구의 고유각 주파수, 댐핑 계수, 스프링 정수, 및 점성 마찰 저항이 산출된다(예를 들면, 특허문헌 1).

이송 구동 기구는 모터의 회전축과 볼 나사의 나사 축을 연결하는 축 커플링을 포함하는 것이 많다. 이송 구동 기구에 마련되는 축 커플링은 2개의 축심 어긋남이나 선회를 허용하면서, 모터의 토크를 볼 나사에 전달하는 기계 요소로서, 이송 구동 기구의 특성에 큰 영향을 미치는 것이 알려져 있다(예를 들면, 비특허문헌 1).

일본 특허 공개 제 평3-282717 호 공보

나가오 šœ지, 사토 류타, 시로세 게이이치, 하시모토 다케시, 사사키 다이이치: 축 커플링 및 볼 나사가 이송 구동계의 비틀림 진동 모드에 미치는 영향, 2017년도 정밀 공학회 추계 대회 학술 강연회 강연 논문집, 2017, pp. 425-426.

이송 구동 기구의 성능을 향상시키기 위해서는, 축 커플링의 특성을 보다 정밀도 양호하게 평가하는 것이 중요하다. 그래서, 특허문헌 1에 근거하여, 모터와 부하를 축 커플링에 의해 접속하고, 모터의 구동 토크를 입력으로 하고, 모터의 각속도를 출력으로 하는 이득(게인)의 주파수 특성을 계측하는 것을 고려할 수 있다. 얻어진 주파수 특성을 이용하면, 공진값 및 공진 주파수를 취득할 수 있으며, 이에 의해, 축 커플링을 특징짓는 물리 파라미터인 비틀림 강성, 및 비틀림 탄성 계수를 동정(同定)할 수 있다.

그러나, 발명자들은 모터에 구동 토크를 발생시키기 위해, 토크 지령을 실행한 후, 구동 토크가 발생할 때까지의 모터 시스템의 응답 특성에 의해, 동정되는 물리 파라미터의 정밀도가 저하될 우려가 있는 것을 발견했다.

그래서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 과제를 감안하여 안출된 것으로서, 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 후, 축 커플링의 특성을 적절히 평가할 수 있는 축 커플링의 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명의 제 1 측면에서는, 구동 축(2)으로부터 종동 축(3)에 토크를 전달하기 위해, 상기 양 축을 접속하는 축 커플링(4)의 특성 평가를 실행하는 특성 평가 장치(1, 101)에 있어서, 상기 구동 축에 구동 토크를 부여하는 구동용 모터(11), 상기 구동 축의 회전각을 취득하는 회전각 센서(14), 및 부여된 토크 지령(T_ref)에 근거하여, 상기 토크 지령에 따른 토크를 출력시키기 위해, 상기 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부(13)를 포함하는 모터 시스템(5)과, 상기 종동 축에 접속된 회전 부하부(18)와, 소정의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 동시에, 상기 회전각 센서에 의해 검출되는 상기 회전각에 근거하여, 상기 토크 지령에 대응하는 토크의 진폭에 대한 상기 회전각의 각속도(ω)의 진폭의 이득의 주파수 특성을 산출 가능한 프로세서(21)를 가지며, 상기 프로세서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성과, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서 산출된 상기 주파수 특성에 근거하여, 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 축 커플링의 특성의 산출에 모터 시스템의 응답 특성이 고려되기 때문에, 축 커플링의 특성을 보다 적절히 평가할 수 있다.

본 발명의 제 2 측면에서는, 상기 프로세서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성으로서, 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동되고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수(G*(s))를 이용하고, 상기 축 커플링을 접속한 상태에서 상기 주파수 특성을 취득하고, 상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수(f₀), 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하고, 상기 공진 주파수를 이용하여, 상기 축 커플링의 비틀림 강성(K_c)을 산출하고, 상기 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수(c_c)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 주파수 특성을 이용하여, 축 커플링의 비틀림 강성을 간편하게 산출할 수 있다. 또한, 모터에 토크 지령이 부여되고 나서, 구동 축에 토크가 발생할 때까지의 전달 함수를 고려한 후에, 축 커플링의 점성 계수를 산출할 수 있다. 이에 의해, 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 후에, 점성 계수가 산출되기 때문에, 산출되는 점성 계수의 정밀도가 향상된다.

본 발명의 제 3 측면에서는, 상기 프로세서는, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을, 상기 전달 함수를 이용하여, 상기 전달 함수가 1인 경우의 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득에 대응하는 환산값으로 환산하고, 상기 비틀림 강성과, 상기 환산값을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 전달 함수를 이용하여 공진 주파수에 있어서의 이득을 환산하는 것에 의해, 모터 시스템의 전달 함수가 1인 경우의 이득으로 환산할 수 있다. 이에 의해, 모터 시스템의 전달 함수가 1인 경우의 모델을 이용하여, 축 커플링의 점성 계수를 산출할 수 있다.

본 발명의 제 4 측면에서는, 상기 프로세서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성을, 상기 양 축에 상기 축 커플링이 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 구동용 모터가 구동되었을 때의 상기 주파수 특성에 의해 취득하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 모터 시스템의 주파수 특성을 취득하는 것에 의해, 모터에 토크 지령이 부여되고 나서 구동 축에 토크가 발생할 때까지의 전달 함수를 산출할 수 있다.

본 발명의 제 5 측면에서는, 구동 축(2)으로부터 종동 축(3)에 토크를 전달하기 위해, 상기 양 축을 접속하는 축 커플링(4)의 특성 평가를 실행하는 축 커플링의 특성 평가 방법에 있어서, 상기 구동 축에 구동 토크를 부여하는 구동용 모터(11), 상기 구동 축의 회전각을 취득하는 회전각 센서(14), 및 부여된 토크 지령(T_ref)에 근거하여, 상기 토크 지령에 따른 토크를 출력시키기 위해, 상기 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부(13)를 포함하는 모터 시스템(5)과, 상기 종동 축에 접속된 회전 부하부(18)와, 소정의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 동시에, 상기 회전각 센서에 의해 검출되는 상기 회전각에 근거하여, 상기 토크 지령에 대응하는 토크의 진폭에 대한 상기 회전각의 각속도의 진폭 이득의 주파수 특성을 산출 가능한 특성 평가 장치(1)를 이용하여, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서, 상기 주파수 특성을 취득하는 단계(ST5)와, 취득된 상기 주파수 특성, 및 상기 모터 시스템의 응답 특성에 근거하여, 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 단계(ST7, ST10)를 실행하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 축 커플링의 특성의 산출에 모터 시스템의 응답 특성이 고려되기 때문에, 축 커플링의 특성을 보다 적절히 평가할 수 있다.

본 발명의 제 6 측면에서는, 상기 축 커플링을 접속한 상태에서 상기 주파수 특성을 취득하는 단계(ST5)와, 상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수(f₀), 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하는 단계(ST6)와, 상기 공진 주파수를 이용하여, 상기 축 커플링의 비틀림 강성(K_c)을 산출하는 단계(ST7)와, 상기 모터 시스템의 응답 특성으로서의 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동하고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수(c_c)를 산출하는 단계(ST9, ST10)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 주파수 특성을 이용하여, 축 커플링의 비틀림 강성을 간편하게 산출할 수 있다. 또한, 모터에 토크 지령이 부여되고 나서, 구동 축에 토크가 발생할 때까지의 전달 함수를 고려한 후에, 축 커플링의 점성 계수를 산출할 수 있다. 이에 의해, 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 후에 점성 계수가 산출되기 때문에, 산출되는 점성 계수의 정밀도가 향상된다.

본 발명의 제 7 측면에서는, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 상기 단계는, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을, 상기 전달 함수(G*(s))를 이용하여, 상기 전달 함수가 1인 경우의 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득에 대응하는 환산값(M_f0)으로 환산하는 단계(ST9)와, 상기 비틀림 강성과, 상기 환산값을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 단계(ST10)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 전달 함수를 이용하여 공진 주파수에 있어서의 이득을 환산하는 것에 의해, 모터 시스템의 전달 함수가 1인 경우의 이득으로 환산할 수 있다. 이에 의해, 모터 시스템의 전달 함수가 1인 경우의 모델을 이용하여, 축 커플링의 점성 계수를 산출할 수 있다.

본 발명의 제 8 측면에서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성을, 상기 양 축에 상기 축 커플링이 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 구동용 모터가 구동되었을 때의 상기 주파수 특성에 의해 취득하는 단계를 포함하면 좋다.

이에 의하면, 모터 시스템의 주파수 특성을 취득하는 것에 의해, 모터에 토크 지령이 부여되고 나서 구동 축에 토크가 발생할 때까지의 전달 함수를 산출할 수 있다.

본 발명의 제 9 측면에서는, 축 커플링의 특성 평가 장치(101)에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 산출하고, 상기 모터 시스템의 응답 특성과, 산출된 상기 주파수 특성에 근거하여, 상기 진폭의 각각에 대응하는 상기 축 커플링의 특성을 산출하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 축 커플링의 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 특성의 관계를 출력하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 특성의, 축 커플링에 가해지는 구동 토크의 진폭 의존성이 출력된다. 이에 의해, 이용자가 축 커플링의 입력 의존 특성을 적절히 평가할 수 있기 때문에, 여러 가지 운전 상황하에서의 진동 특성의 예측이나 적절한 제어계의 설계가 가능하게 된다.

본 발명의 제 10 측면에서는, 상기 프로세서는, 취득한 상기 주파수 특성 각각에 대해, 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 구하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 어느 하나와, 상기 축 커플링의 비틀림 강성의 관계를 출력하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 비틀림 강성의 구동 토크의 진폭 의존성이 출력된다. 이에 의해, 축 커플링의 입력 의존성을 적절히 평가할 수 있다. 또한, 비틀림 강성의 진폭 의존성이 출력되기 때문에, 그 내용이 이용자에게 있어서 이해되기 쉬워져, 축 커플링의 특성 평가 장치의 편리성을 높일 수 있다.

본 발명의 제 11 측면에서는, 상기 프로세서는, 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 취득하고, 취득한 상기 주파수 특성 각각에 대해, 상기 축 커플링의 점성 계수를 구하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 점성 계수의 관계를 출력하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 점성 계수의 구동 토크의 진폭 의존성이 출력된다. 이에 의해, 축 커플링의 입력 의존 특성을 적절히 평가할 수 있다. 또한, 점성 계수의 진폭 의존성이 출력되기 때문에, 그 내용이 이용자에게 있어서 이해되기 쉬워져, 축 커플링의 특성 평가 장치의 편리성이 높아진다.

본 발명의 제 12 측면에서는, 축 커플링의 평가 방법에 있어서, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서, 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 상기 모터 시스템으로 출력시켜, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와, 취득된 상기 주파수 특성, 및 상기 모터 시스템의 응답 특성에 근거하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 단계를 실행하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 특성의, 축 커플링에 가해지는 구동 토크의 진폭 의존성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 여러 가지 운전 상황하에서의 진동 특성의 예측이나 적절한 제어계의 설계가 가능하게 된다.

본 발명의 제 13 측면에서는, 상기 축 커플링을 접속한 상태에서, 2개 이상의 진폭의 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와, 각각의 상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하는 단계와, 상기 공진 주파수를 이용하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 산출하는 단계와, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 상기 비틀림 강성의 관계를 출력하는 단계를 포함하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 비틀림 강성의 구동 토크의 진폭 의존성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 여러 가지 운전 상황하에서의 진동 특성의 예측이나 적절한 제어계의 설계가 가능하게 되어, 이용자가 그 내용을 이해하기 쉬워진다.

본 발명의 제 14 측면에서는, 각각의 상기 진폭에 있어서, 상기 모터 시스템의 응답 특성으로서의 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동하고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 단계와, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 점성 계수의 관계를 출력하는 단계를 포함하면 좋다.

이에 의하면, 축 커플링의 점성 계수의 구동 토크의 진폭 의존성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 여러 가지 운전 상황하에서의 진동 특성의 예측이나 적절한 제어계의 설계가 가능하게 되어, 이용자가 그 내용을 이해하기 쉬워진다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 후에, 축 커플링의 특성을 적절히 평가할 수 있는 축 커플링의 특성 평가 장치 및 특성 평가 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 평가 장치의 기능 블록, 및 축 커플링에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속했을 때의 평가 장치 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 평가 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 3은 축 커플링을 분리했을 때의 평가 장치 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 축 커플링을 분리한 상태에서 취득되는 주파수 특성을 도시하는 도면이다.
도 5는 축 커플링을 분리한 상태를 나타내는 블록선도이다.
도 6은 축 커플링에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에서 취득되는 주파수 특성의 예이다.
도 7은 2관성계의 진동 모델을 도시하는 도면이다.
도 8은 축 커플링에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태를 나타내는 블록선도이다.
도 9는 제 1 실시형태에 따른 평가 처리의 흐름도이다.
도 10의 (A)는 축 커플링(A)에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에 있어서의 주파수 특성의 측정 결과(실선), 및 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 경우의 계산 결과(파선)를 나타내는 도면이며, 도 10의 (B)는 축 커플링(B)에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에 있어서의 주파수 특성의 측정 결과(실선), 및 모터 시스템의 응답 특성을 고려한 경우의 계산 결과(파선)를 나타내는 도면이다.
도 11은 축 커플링(A)에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에 있어서의 주파수 특성의 측정 결과(실선)와, 모터 시스템에 의한 지연을 무시한 경우의 계산 결과(파선)를 나타내는 도면이다.
도 12는 제 2 실시형태에 따른 평가 처리의 흐름도이다.
도 13은 축 커플링(A)에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에서, 토크 지령의 진폭을 도 13의 (A)는 1.0Nm로 한 경우, 및 도 13의 (B)는 3.0Nm로 한 경우의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 축 커플링(A)에 의해 구동 축 및 종동 축을 접속한 상태에서, 토크 지령의 진폭을 10가지 방법으로 변경한 경우의 주파수 특성으로부터 구한 토크 지령의 진폭과 도 14의 (A)는 비틀림 강성, 및 도 14의 (B)는 점성 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

<<제 1 실시형태>>

본 발명에 따른 평가 장치(1)는, 회전 구동하는 구동 축(2)의 토크를 종동 축(3)에 전달하기 위해, 양 축을 접속하는 축 커플링(4)(커플링)의 특성을 평가하기 위한 장치이다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 특성 평가 장치(1)에 의해, 축 커플링(4)의 특성인 비틀림 강성 K_c[Nm/rad], 및 점성 계수 c_c[Nm/(rad/s)]를 각각 정량적으로 평가할 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 특성 평가 장치(1)는 구동 축(2)을 구비한 모터 시스템(5)과, 종동 축(3)을 구비한 종동 장치(6)와, 해석 장치(7)와, 출력·입력 장치(8)를 갖고 있다. 축 커플링(4)의 특성 평가를 실행할 때에는, 평가 대상이 되는 축 커플링(4)은 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하도록 배치된다.

모터 시스템(5)은 구동용 모터(11), 전류 센서(12), 서보 드라이버(13)(모터 제어부), 및 회전각 센서(14), 및 미분기(15)를 포함한다.

구동용 모터(11)는 범용의 서보 모터이며, 구동 축(2)이 되는 출력축이 대략 수평을 이루도록 배치되며, 구동 축(2)에 구동 토크 T_m을 부여한다. 전류 센서(12)는 구동용 모터(11)에 흐르는 전류(이하, 구동 전류)의 전류값을 측정하는 센서이다. 서보 드라이버(13)는 구동용 모터(11)에 구동 전류를 공급하고, 해석 장치(7)로부터 입력된 토크 지령 T_ref에 대응하는 토크(이하, 지령 토크값)를 구동용 모터(11)로 출력시키기 위해, 구동 전류의 전류값을 제어하여, 구동용 모터(11)를 제어한다. 보다 상세하게는, 서보 드라이버(13)는, 전류 센서(12)에 의해 취득된 전류값과, 지령 토크값에 대응하는 전류값의 편차가 0이 되도록, 구동 전류를 피드백(귀환) 제어한다. 즉, 서보 드라이버(13), 전류 센서(12), 및 구동용 모터(11)는 전류 루프(피드백 루프)를 형성하고, 서보 드라이버(13), 전류 센서(12), 및 구동용 모터(11)가 협동하는 것에 의해, 토크를 제어량으로 하고, 구동 축(2)에 제어량에 대응하는 구동 토크 T_m을 출력시키기 위한 자동으로 구동하는 서보 시스템(16)(서보 기구)으로서 기능한다.

회전각 센서(14)는 구동 축(2)의 회전각을 측정하기 위한 이른바, 로터리 인코더이며, 광학식, 자기식, 및 정전 용량식 중 어느 검출 소자를 포함하는 것이어도 좋다.

미분기(15)는 회전각 센서(14)와 해석 장치(7)에 접속되어 있다. 미분기(15)는 회전각 센서(14)로부터 구동 축(2)의 회전각을 취득하고, 회전각을 시간 미분하여 각속도 ω를 산출하고, 해석 장치(7)로 출력한다.

종동 장치(6)는 종동 축(3)에 부가하여, 종동 축(3)에 접속되며, 종동 축(3)의 회전 운동에 부하를 부여하는 회전 부하부(18)를 포함한다. 회전 부하부(18)는 소정의 관성 모멘트를 갖는 원반 등에 의해 구성되어 있어도 좋다. 또한, 회전 부하부(18)는 구동용 모터(11)와 대략 동일형상, 또는, 크기가 상이한 모터에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이 때, 모터의 출력축을 종동 축(3)에 고정하면 좋다. 종동 장치(6) 자체를 구동용 모터(11)와 대략 동일형상, 또는, 크기가 상이한 모터에 의해 구성하여도 좋다. 모터를 종동 장치(6)로서 이용할 때에는, 출력축을 종동 축(3)으로서 이용하면 좋다. 모터를 회전 부하부(18)로서 이용하거나, 또는, 모터를 종동 장치(6)로서 이용하면, 모터에 토크, 종동 축(3)의 회전각, 또는 종동 축(3)의 각속도 등의 지령을 부여하는 것에 의해, 종동 축(3)에 가해지는 부하를 변경할 수 있다. 이에 의해, 부하 상태를 변경한 축 커플링(4)의 특성 시험을 실행할 수 있다.

해석 장치(7)는 서보 드라이버(13)에 토크 지령 T_ref를 출력하는 동시에, 구동 축(2)의 회전각, 보다 구체적으로는 미분기(15)에 의해 산출되는 회전각의 시간 미분인 각속도 ω에 근거하여, 축 커플링(4)의 특성을 산출하는 장치이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 해석 장치(7)는 공지의 하드웨어를 구비한 컴퓨터에 의해 구성되며, 소정의 프로그램에 근거하는 처리를 실행하는 하나 이상의 프로세서(21)와, 처리에 필요한 데이터 등을 보지하는 메모리(22)를 구비한다. 메모리(22)는, 프로세서(21)의 워크 영역 등으로서 기능하는 RAM(23)(Random Access Memory)과, 프로세서(21)가 실행하는 프로그램이나 데이터 등을 격납하는 ROM(24)(Read Only Memory)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 해석 장치(7)는 또한, HDD나 SSD 등의 기억 장치(25)와, 주변 기기 등을 접속하기 위한 복수의 출력·입력 포트(26)(도 1 참조)를 구비하고 있다.

출력·입력 장치(8)는 사용자로부터 입력을 수신하는 동시에, 취득된 축 커플링(4)의 특성을 사용자에 표시하기 위한 장치이며, 출력·입력 포트(26)를 거쳐서 해석 장치(7)에 접속되어 있다. 출력·입력 장치(8)는 사용자가 해석 장치(7)에 있어서의 각종 설정에 이용하는 키보드 및 마우스 등의 입력 장치(27), 및 해석 결과를 표시하기 위한 액정 모니터 등으로 이루어지는 출력 장치(28)를 포함한다. 출력·입력 장치(8)는 모니터 및 키보드를 구비한 컴퓨터에 의해 구성되어 있어도 좋다.

서보 드라이버(13)도 또한, 출력·입력 포트(26)를 거쳐서 해석 장치(7)에 접속되어 있다. 이에 의해, 해석 장치(7) 및 서보 드라이버(13)는 서로 통신 가능하게 되어 있으며, 예를 들면, 해석 장치(7)는 출력·입력 포트(26)를 거쳐서 서보 드라이버(13)로 토크 지령 T_ref를 출력할 수 있다. 미분기(15)도 또한, 출력·입력 포트(26)를 거쳐서 해석 장치(7)에 접속되어 있다. 이에 의해, 해석 장치(7)는 미분기(15)에 통신 가능하게 되어 있으며, 예를 들면, 해석 장치(7)는 미분기(15)로부터 구동 축(2)의 각속도 ω를 취득할 수 있다.

해석 장치(7)는 기억부(31)와, 주파수 특성 취득부(32)와, 모터 시스템 응답 취득부(33)와, 축 커플링 특성 평가부(34)를 구비하고 있다. 주파수 특성 취득부(32)와, 모터 시스템 응답 취득부(33)와, 축 커플링 특성 평가부(34)는 각각, 축 커플링(4)의 특성을 취득하는 평가 프로그램을 프로세서(21)가 실행하는 것에 의해 실현되고 있다.

기억부(31)는 메모리(22)에 의해 실현되며, 적절히, 주파수 특성 취득부(32), 모터 시스템 응답 취득부(33) 및 축 커플링 특성 평가부(34)의 처리에 필요한 정보를 기억한다. 또한, 기억부(31)는 구동용 모터(11)의 로터의 관성 모멘트 J_m과, 회전 부하부(18)의 관성 모멘트 J_l을 기억하고 있다. 단, 구동용 모터(11)의 로터의 관성 모멘트 J_m 및, 회전 부하부(18)의 관성 모멘트 J_l은, 그들의 설계 사양에 근거하여 정확한 값이 이미 알려져 있는 것으로 한다.

주파수 특성 취득부(32)는 서보 드라이버(13)에 대해, 주파수를 변경하면서 소정 진폭으로 진동하는 토크를 출력하도록 토크 지령 T_ref를 출력한다. 동시에, 주파수 특성 취득부(32)는 미분기(15)로부터 각속도 ω를 취득한다. 다음에, 주파수 특성 취득부(32)는 토크 지령 T_ref에 의해 지시한 토크, 즉 지령 토크값의 진폭에 대한 각속도 ω의 진폭비(이하, 속도 응답 파라미터 M)를 산출한다. 그 후, 식 (1)을 이용하여 속도 응답 파라미터 M을 이득(이하, 게인 G)으로 환산한다.

[수 1]

주파수 특성 취득부(32)는 주파수를 소정 범위 내에서 변화시켜 토크 지령 T_ref를 출력하는 것에 의해, 주파수와 토크 지령 T_ref에 대응하는 토크의 진폭에 대한 회전각의 각속도 ω의 이득의 관계를 나타내는 주파수 특성(예를 들면, 도 4 및 도 6을 참조)을 취득한다.

단, 주파수 특성 취득부(32)가 출력하는 토크 지령 T_ref는, 예를 들면, 구동용 모터(11)에 랜덤으로 진폭이 변화하는 토크를 구동 토크 T_m으로 하여 출력시키는 M계열 신호여도 좋으며, 또한, 펄스형상으로 진폭이 변화하는 토크를 구동 토크 T_m으로 하여 출력시키는 인펄스 신호여도 좋다. 이 때, 주파수 특성 취득부(32)는 게인의 시간 변화를 취득한 후, 토크 지령 T_ref에 대응하는 토크의 시간 변화, 및 게인의 시간 변화를 푸리에 변환하고, 양자를 이용하여 주파수와 이득의 관계를 나타내는 주파수 특성을 취득하면 좋다.

모터 시스템 응답 취득부(33)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 주파수 특성 취득부(32)가 구동용 모터(11)를 구동시켜 주파수 특성(도 4 참조)을 취득하고, 취득한 주파수 특성으로부터 모터 시스템(5)의 응답 특성을 동정한다.

보다 구체적으로는, 모터 시스템 응답 취득부(33)는, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 취득된 주파수 특성과, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에 대응하는 블록선도(예를 들면, 도 5)에 근거하여 계산되는 주파수 특성이 일치하도록, 응답 대역 w를 동정한다. 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 취득된 주파수 특성과 블록선도에 의해 계산되는 주파수 특성을 일치시키는 방법으로서, 최소 이승법이나 수치적인 풀이의 탐색 등 공지의 여러 가지 방법을 이용할 수 있다.

여기에서 말하는 응답 대역 w란 이른바 차단 주파수를 각속도 ω로 환산한 것에 대응하여, 모터의 응답 특성에 따른 파라미터 중 하나이다. 본 실시형태에서는, 응답 대역 w는 모터 시스템(5)의 응답 특성을 1차 지연계의 전달 함수 G*(s)로 하여 표현한 경우의 파라미터에 대응한다. 서보 드라이버(13)에 토크 지령 T_ref가 들어간 후, 구동 축(2)에 구동 토크 T_m이 발생할 때까지는 소정의 지연이 생긴다. 그 때문에, 예를 들면, 서보 드라이버(13)에 주파수(즉, 각속도 ω)를 상승시키면서 정현파 형상으로 진동하는 토크를 발생시키기 위한 토크 지령 T_ref가 입력되면, 모터가 대체로 차단 주파수 이상으로 토크 지령 T_ref에 추종하기 어려워져, 구동 축(2)에 실제로 출력되는 구동 토크 T_m의 크기가 토크 지령 T_ref에 의해 구동 축(2)에 출력되기 위한 토크보다 작아진다. 단, 응답 대역 w는 모터 시스템(5)의 응답 특성을 고차의 전달 함수로서 표현한 경우의 파라미터여도 좋다.

보다 상세하게는, 구동용 모터(11)에 각속도 ω로 진동하는 토크 지령 T_ref를 부여했을 때에, 구동 축(2)에 출력되기 위한 토크(지령 토크값)의 진폭의 크기에 대한 구동 축(2)에 실제로 출력되는 구동 토크 T_m의 진폭의 크기의 비를 데시벨 단위로 나타냈을 때에, 그 값이 -3㏈이 되는 각속도 ω가 응답 대역 w이다. 응답 대역 w의 2π배는 차단 주파수에 대응하여, 차단 주파수는 토크 지령 T_ref가 부여되고 나서, 구동 축(2)에 구동 토크 T_m이 발생할 때까지의 시간(이하, 지연 시간)의 역수에 대응한다. 차단 주파수보다 작은 주파수 대역에서는, 구동 토크 T_m의 진폭은 토크 지령 T_ref의 진폭에 대체로 동일하고, 차단 주파수보다 큰 주파수 대역에서는, 주파수가 높아짐에 따라서 구동 토크 T_m의 진폭은 토크 지령 T_ref의 진폭에 비해 보다 작아진다. 환언하면, 응답 대역 w는 모터 시스템(5)이 토크 지령 T_ref에 충분히 추종하는 각속도 영역으로부터, 각속도 ω(즉, 주파수)를 상승시켜 나갔을 때에, 구동 토크 T_m의 진폭이 토크 지령 T_ref의 진폭에 비해 작아져, 양자가 괴리되기 시작하는 각속도 ω에 대응한다. 주파수 특성 취득부(32)는 응답 대역 w의 동정이 완료되면, 응답 대역 w를 축 커플링 특성 평가부(34)로 출력한다.

축 커플링 특성 평가부(34)는, 모터 시스템(5)의 응답 특성과, 축 커플링(4)이 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하는 상태에서 취득된 주파수 특성에 근거하여, 축 커플링(4)의 특성을 산출한다.

구체적으로는, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 우선, 축 커플링(4)이 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하는 상태에서 취득된 주파수 특성으로부터, 도 6에 나타내는 바와 같이, 게인 G의 피크에 대응하는 주파수를 취득하고, 공진 주파수 f₀로 한다. 또한, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)이 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하는 상태에서 취득된 주파수 특성으로부터 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 G를 취득하고, 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0로 한다.

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는 공진 주파수 f₀를 식 (2)에 대입하는 것에 의해, 비틀림 강성 K_c를 산출한다.

[수 2]

단, 식 (2)에 있어서의 J₁과 J₂는 각각 구동용 모터(11)측과 회전 부하부(18)측의 관성 모멘트 [kgm²]이며, J₁은 구동용 모터(11)의 로터의 관성 모멘트 J_m과 평가 대상의 축 커플링(4)의 관성 모멘트의 반분 J_c/2의 합, J₂는 회전 부하부(18)의 관성 모멘트 J_l과 평가 대상의 축 커플링(4)의 관성 모멘트의 반분 J_c/2의 합이다. 평가 대상의 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c는 축 커플링(4)의 특성 평가가 실행될 때에, 사용자로부터 입력된다.

식 (2)는 이하에 나타내는 축 커플링(4)으로 접속된 구동용 모터(11)와 회전 부하부(18)를 도 7에 도시하는 2관성계의 진동 모델로서 고려한 경우의 공진 주파수 f₀를 나타내는 식 (3)을 K_c에 대해 푼 것에 대응한다.

[수 3]

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 주파수 특성에 근거하여 구해진 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0를 식 (1)의 좌변(G)에 대입하여, 속도 응답 파라미터 ^expM_f0로 변환한다.

그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 공진 주파수 f₀에 있어서의 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를, 산출된 비틀림 강성 K_c, 응답 대역 w, 및 관성 모멘트 J₁, J₂를 이용하고, 이하의 식 (4)에 근거하여, 환산 속도 응답 파라미터 M_fo(환산값)로 환산한다. 환산 속도 응답 파라미터 M_fo는, 공진 주파수 f₀에 있어서의 응답 대역 w가 무한대인 극한(지연 시간이 0인 경우), 즉 토크 지령 T_ref로부터 구동 토크 T_m까지의 전달 함수가 1인 경우의 속도 응답 파라미터에 상당한다.

[수 4]

단, 식 (4)의 M_fow는, 공진 주파수 f₀에 있어서, 토크 지령값의 진폭의 크기에 대한, 모터 시스템(5)을 1차 지연계로서 근사한 경우에 구동 축(2)에 발생한다고 예측되는 토크의 진폭의 크기의 비이며, 이하의 식 (5)를 이용하여 산출된다.

[수 5]

단, M_fow는 식 (4)로는 한정되지 않으며, 모터 시스템(5)을 보다 고차인 계로서 고려하는 것에 의해 산출된 것이어도 좋다.

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 비틀림 강성 K_c, 환산 속도 응답 파라미터 Mf_o, 및 관성 모멘트 J₁, J₂를 이용하고, 이하의 식 (6)에 근거하여, 점성 계수 c_c를 산출한다.

[수 6]

또한, 식 (6)은 축 커플링(4)에 의해 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속한 상태를 도 7의 진동 모델에 의해 모델화해 블록선도(도 8)로 하여 표현하고, 구동용 모터(11)가 발생하는 구동 토크 T_m으로부터 각속도 ω까지의 전달 함수 G(s)를 계산하는 것에 의해 구할 수 있다. 단, 전달 함수 G(s)는 이하의 식 (7)로 부여된다.

[수 7]

또한, 식 (7)을 이용하여, 공진 주파수 f₀에 있어서의 속도 응답 파라미터 M_f0는 식 (8)과 같이 나타난다.

[수 8]

식 (8)을 점성 계수 c_c에 대해 푸는 것에 의해, 상술의 식 (6)을 얻을 수 있다.

식 (8)에 나타내는 속도 응답 파라미터 M_f0는 구동용 모터(11)가 발생하는 구동 토크 T_m으로부터 각속도 ω까지의 전달 함수 G(s)의 공진 주파수 f₀에 있어서의 속도 응답 파라미터이다. 그러나, 도 1 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 측정에서는 토크 지령 T_ref를 출력하고 각속도 ω를 측정하는 것에 의해 주파수 특성을 취득하고 있기 때문에, 토크 지령 T_ref를 출력하고 나서, 구동용 모터(11)로부터 구동 토크 T_m이 발생할 때까지의 지연, 즉 모터 시스템(5)의 지연을 고려할 필요가 있다.

모터 시스템(5)을 1차 지연계로서 근사한 경우의 속도 응답 파라미터 M_f0all는, 식 (9)로 나타낼 수 있다.

[수 9]

단, M_fow는 토크 지령 T_ref에 의해 구동용 모터(11)가 구동하고, 구동용 모터(11)로부터 대응하는 구동 토크 T_m이 발생할 때까지의 전달 함수 G*(s)를 도출하는 것에 의해 산출된다. 모터 시스템(5)을 1차 지연계로서 근사한 경우에는, 전달 함수 G*(s)는 이하의 식 (10)으로 부여된다. 식 (10)에 나타내는 바와 같이, 전달 함수 G*(s)는 응답 대역 w를 파라미터로서 포함한다.

[수 10]

모터 시스템(5)이 1차 지연계로서 근사할 수 있는 경우에는, 측정되는 속도 응답 파라미터 ^expM_f0가 M_f0all과 동일해진다(식 (11)).

[수 11]

모터 시스템(5)이 1차 지연계로서 근사할 수 있는 경우에는, 식 (11)을 식 (9)에 대입하는 것에 의해, 측정된 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 응답 대역 w가 무한대의 극한(지연 시간이 0인 경우), 즉 토크 지령 T_ref로부터 구동 토크 T_m까지의 전달 함수가 1인 경우의 속도 응답 파라미터 M_f0로 환산할 수 있다. 식 (9) 및 식 (11)로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 식 (4)는 그 환산식에 대응한다.

축 커플링 특성 평가부(34)는 점성 계수 c_c의 산출이 완료되면, 축 커플링 특성 평가부(34)는 비틀림 강성 K_c, 및 점성 계수 c_c를 출력 장치(28)에 표시하게 한다.

축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c와 점성 계수 c_c를 취득하기 위해, 출력·입력 장치(8)에 사용자가 소정의 입력을 실행하면, 해석 장치(7)의 프로세서(21)는, 축 커플링(4)의 평가 방법을 실시하기 위해 평가 프로그램을 실행하여, 도 9의 흐름도에 나타내는 평가 처리를 실행한다. 이하에서는, 도 9를 참조하여, 평가 처리의 상세에 대해 설명한다. 단, 평가 처리가 개시될 때에는, 구동 축(2) 및 종동 축(3) 어느 것에도 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 것으로 한다.

평가 처리가 개시되면, 우선, 주파수 특성 취득부(32)가 주파수 특성을 취득한다(ST1). 이에 의해, 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 구동용 모터(11)가 구동되고, 주파수 특성이 취득된다. 그 후, 모터 시스템 응답 취득부(33)는 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 취득된 주파수 특성을 이용하여, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 취득한다(ST2). 보다 상세하게는, 모터 시스템 응답 취득부(33)는, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 주파수 특성으로부터 전달 함수 G*(s)에 포함되는 파라미터인 응답 대역 w를 취득한다.

응답 대역 w의 취득이 완료되면, 프로세서(21)는 출력 장치(28)에 축 커플링(4)에 의해 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 연결하도록 재촉하는 화면을 표시하게 하고, 대응하는 축 커플링(4)의 평가 대상의 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c의 입력의 수신을 실행한다(ST3). 그 후, 프로세서(21)는 사용자로부터 입력 장치(27)에 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c의 입력이 실행되었는지를 판정한다(ST4). 입력이 있었던 경우에는, 주파수 특성 취득부(32)는 주파수 특성을 취득한다(ST5). 이에 의해, 축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 주파수 특성이 취득된다. 입력이 없는 경우에는, 사용자로부터 입력 장치(27)에 축 커플링(4)의 접속이 완료된 것을 나타내는 입력이 있을 때까지 대기한다.

축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 주파수 특성이 취득되면, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 주파수 특성으로부터 축 커플링(4)의 공진 주파수 f₀, 및 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인(이득) G_f0를 취득한다(ST6).

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는 공진 주파수 f₀를 이용하고, 식 (1)을 이용하여, 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c를 산출한다(ST7). 그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는 식 (3)에 근거하여, 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0로부터 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 산출한다(ST8). 또한, 축 커플링 특성 평가부(34)는 응답 대역 w를 이용하여, 산출된 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 속도 응답 파라미터에 상당하는 환산 속도 응답 파라미터 M_fo로 환산한다(ST9). 그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는 비틀림 강성 K_c, 및 환산 속도 응답 파라미터 M_fo로부터, 식 (5)를 이용하여, 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c를 산출한다. 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c의 산출이 완료되면, 산출된 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c를 출력 장치(28)에 표시하게 한다(ST10).

비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의 표시가 완료되면, 프로세서(21)는 평가 처리를 종료한다.

다음에, 소정의 축 커플링(A)을 평가하는 경우를 예로 들어, 본 발명에 따른 특성 평가 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 사용자가 평가 처리를 개시하면, 우선, 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서의 주파수 특성이 취득된다(ST1). 도 4에는, 이 때 취득된 주파수 특성이 실선으로 나타나 있다. 그 후, 모터 시스템 응답 취득부(33)는 취득된 주파수 특성에 대해, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에 대응하는 블록선도에 대응하는 전달 함수를 최소 이승법에 의해 피팅하고 응답 대역 w를 산출하여, 전달 함수 G*(s)를 취득한다(ST2). 도 4에 나타내는 주파수 특성에 대해, 도 5에 나타내는 블록선도에 근거하여 산출되는 주파수 특성에 대응하는 전달 함수를 피팅하면, 응답 대역 w는 1200rad/s(차단 주파수 내지 191㎐)로 산출된다. 도 4에는, 산출된 응답 대역 w를 이용하여 계산된 주파수 특성이 파선으로 나타나 있다. 도 4의 파선으로 나타나는 바와 같이, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서의 주파수 특성이 이론적으로 산출된 응답 대역 w에 의해 재현되어 있으므로, 모터 시스템(5)이 1차 지연계로서 충분히 근사할 수 있으며, 또한, 응답 대역 w가 정밀도 양호하게 산출되어 있다고 고려된다. 또한, 도 4에서는, 측정된 게인 G이 응답 대역 w에 대응하는 차단 주파수(w/2π) 근방에서 완만하게 굴곡되어 있는 것을 확인할 수 있다.

그 후, 출력 장치(28)에 축 커플링(4)을 연결하도록 재촉하는 표시가 실행되고, 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c의 입력 수신이 실행된다(ST2). 사용자가 평가 대상이 되는 축 커플링(4)을 접속하고, 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c를 입력하면(ST4), 축 커플링(4)이 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하는 상태에서, 주파수 특성이 취득된다(ST5). 도 10의 (A)에는 축 커플링(A)이 양 축을 접속하는 상태에서의 주파수 특성의 측정 결과가 나타나 있다.

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)이 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 접속하는 상태에서 취득된 주파수 특성으로부터 공진 주파수 f₀, 및 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0를 취득한다(ST6). 그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는 공진 주파수 f₀를 이용하여 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c를 산출하고(ST7), 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0로부터 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 산출한다(ST8). 또한, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 응답 대역 w를 이용하여, 환산 속도 응답 파라미터 M_fo로 환산하고(ST9), 그 후, 점성 계수 c_c를 산출한다(ST10).

축 커플링(A)에 대해서는, 도 10의 (A)에 나타내는 주파수 특성에 근거하여, 비틀림 강성 K_c가 5026Nm/rad, 점성 계수 c_c가 0.0142Nm/(rad/s)로 산출된다. 산출이 종료되고, 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c가 표시되면, 평가 처리가 완료된다.

도 10의 (B)에는, 축 커플링(A)와는 상이한 축 커플링(B)의 특성을 마찬가지로 하여 평가했을 때의 주파수 특성의 측정 결과가 나타나 있다. 축 커플링(B)에 대해서는, 도 10의 (B)에 나타내는 주파수 특성에 근거하여, 비틀림 강성 K_c가 5026 Nm/rad, 점성 계수 c_c가 0.0142Nm/(rad/s)로 산출된다.

응답 대역 w는 회전 부하나 평가용의 축 커플링(4)에 의해 영향을 받는 것은 아니기 때문에, 축 커플링(A)의 특성을 평가한 후, 축 커플링(B)의 특성을 평가할 때에는, 평가 처리의 단계 ST3부터 실행하여도 좋다. 이와 같이, 한 번 결정된 응답 대역 w의 값은 그대로 다른 축 커플링(4)의 시험에 이용할 수 있다.

도 10의 (A) 및 도 10의 (B)에는, 각각 산출된 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c를 이용하여 계산된 주파수 특성이 파선에 의해 나타나 있다. 도 10의 (A) 및 도 10의 (B)에 나타나는 바와 같이, 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c를 이용하여 계산되는 주파수 특성과, 측정에 의해 얻어진 주파수 특성(단계 ST1에서 취득된 주파수 특성)이란, 좋은 합치를 나타내는 것을 이해할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 특성 평가 장치(1)의 효과에 대해 설명한다. 일반적으로 모터 시스템(5)에는 소정의 응답 특성이 있으며, 토크 지령 T_ref가 입력된 경우에, 순간에는 토크 지령 T_ref와 일치하는 구동 토크 T_m이 구동 축(2)에 발생하지 않는다. 일 예로서, 토크 지령 T_ref가 입력된 후, 구동 토크 T_m이 발생할 때까지 소정의 지연이 있으며, 구동 축(2)에 발생하는 구동 토크 T_m이 토크 지령 T_ref에 일치할 때까지 소정의 시간(즉, 지연 시간)을 필요로 하는 경우를 들 수 있다. 이와 같은 경우에는, 구동 축(2)에 발생하는 구동 토크 T_m은 특히, 차단 주파수 이상의 주파수에서, 토크 지령 T_ref에 대응하는 토크(즉, 만일 토크 지령 T_ref로부터 구동 토크 T_m까지의 전달 함수가 1이라고 상정한 경우의 토크)에 비해 작아진다. 즉, 모터 시스템(5)을 이용하여 측정하는 것에 의해 취득되는 게인은, 특히 차단 주파수보다 높은 주파수 대역에서, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 고려하지 않는 모델, 즉, 토크 지령 T_ref로부터 구동 토크 T_m까지의 전달 함수가 1이며, 토크 지령 T_ref가 입력된 후, 순간에 토크 지령 T_ref에 일치하는 구동 토크 T_m이 발생한다는 모델에 근거하여 기대되는 게인보다 작아진다. 따라서, 축 커플링(4)을 연결한 상태에서 측정된 주파수 특성에 근거하여, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 고려하지 않는 모델을 이용해 물리 파라미터를 산출하면, 산출된 물리 파라미터는 축 커플링(4)의 본래의 물리 파라미터의 값, 즉 참값과는 상이할 우려가 있다. 특히, 도 10의 (A) 및 도 10의 (B)에 나타내는 바와 같이, 공진 주파수 f₀가 응답 대역 w(191㎐)보다 큰 경우에는, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 고려하지 않는 모델을 이용하여 물리 파라미터를 산출하면, 산출되는 물리 파라미터와 참값의 괴리는 커진다고 예측된다.

모터 시스템(5)의 응답 특성에 의한 물리 파라미터의 평가로의 영향을 고찰하기 위해, 축 커플링(A)을 연결한 상태에서 취득되는 주파수 특성(도 10의 (A) 참조)에 대해, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 무시하고, 비틀림 강성 K_c, 및 점성 계수 c_c를 산출했다. 보다 구체적으로는, 측정되는 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 M_f0로 간주하고, 식 (5)에 대입하는 것에 의해, 비틀림 강성 K_c, 및 점성 계수 c_c를 취득했다. 취득된 비틀림 강성 K_c, 및 점성 계수 c_c는 각각 5026Nm/rad, 0.0380Nm/(rad/s)가 되었다.

도 11에는 축 커플링(A)을 연결한 상태에서 취득되는 주파수 특성을 실선으로, 모터 시스템(5)의 응답 특성을 무시하고 취득된 비틀림 강성 K_c, 및 점성 계수 c_c를 이용하여 계산된 주파수 특성을 이점쇄선으로 각각 나타냈다. 도 10의 (A)에 나타내는 바와 같이, 측정된 주파수 특성(실선)과, 계산된 주파수 특성(파선)이, 도 10의 (A)의 경우에 비해 괴리되어 있는 것을 이해할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 특성 평가 장치(1)에서는, 도 10의 (A)에 나타내는 바와 같이, 계산(시뮬레이션)에 의해 보다 정밀도 양호하게 측정된 주파수 특성을 재현할 수 있으므로, 동정되는 축 커플링(4)의 물리 파라미터가 참값에 보다 가까운 것임을 이해할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(1)를 이용하는 것에 의해, 축 커플링(4)의 특성의 산출에 모터에 토크 지령 T_ref를 실행한 후, 구동용 모터(11)에 의해 구동 토크 T_m이 발생할 때까지의 응답 특성을 고려하는 것이 가능해져, 축 커플링(4)의 특성을 보다 적절히 평가할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 특성 평가 장치(1)(특성 평가 방법)를 이용하는 것에 의해, 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c를 취득할 수 있어서, 축 커플링(4)의 특성의 검사가 가능해진다. 또한, 입력하는 토크 지령 T_ref를 변경하고, 구동용 모터(11)로부터 출력되는 토크의 진폭을 변경하여 평가를 실행하는 것에 의해, 축 커플링(4)의 특성이 사용 상태에 의해 어떻게 변화하는지를 명확히 할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(1)에 의해 취득된 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c를 이용하여, 그 축 커플링(4)이 조립되는 기계 장치의 특성을 보다 정확하게 시뮬레이션 할 수 있다.

또한, 한 번 결정된 응답 대역 w의 값은 그대로 다른 축 커플링(4)의 시험에 이용할 수 있기 때문에, 축 커플링(4)을 교환할 때 마다 응답 대역 w를 취득할 필요가 없이, 복수의 축 커플링(4)의 특성의 평가를 보다 신속히 실행할 수 있다.

<<제 2 실시형태>>

제 2 실시형태에 따른 특성 평가 장치(101)는 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c의 토크 지령 T_ref의 진폭에 대한 의존성과, 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c의 토크 지령 T_ref의 진폭에 대한 의존성을 취득한다. 진폭 의존성을 취득하기 위해, 제 2 실시형태에 따른 특성 평가 장치(101)의 프로세서(21)는, 제 1 실시형태에 따른 평가 장치(1)와는 상이한 평가 프로그램을 실행하고, 제 1 실시형태와는 상이한 평가 처리를 실행한다. 이하, 도 12를 참조하여, 평가 처리의 상세에 대해 설명한다. 단, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 평가 처리가 개시될 때에는, 구동 축(2) 및 종동 축(3)의 어느 것에도 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 것으로 한다.

평가 처리가 개시되면, 프로세서(21)는 서보 드라이버(13)에 출력 지시를 실행하기 위한 복수의 토크의 진폭의 값의 수신을 실행한다(ST11). 이 때, 출력·입력 장치(8)에 진폭의 상한값 및 하한값과 설정하기 위한 진폭의 값의 수가 입력된 경우에는, 프로세서(21)는 상한값 및 하한값의 사이를 그 값의 수에 근거하여 분할하는 것에 의해, 출력 지시를 실행하기 위한 토크의 진폭의 값을 수신하여도 좋다.

다음에, 주파수 특성 취득부(32)는 주파수를 변경하면서, 서보 드라이버(13)에 수신한 진폭으로 진동하는 토크를 출력하도록 토크 지령 T_ref를 출력하고, 각각의 진폭에 있어서의 주파수 특성을 취득한다(ST12). 이에 의해, 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 구동용 모터(11)가 구동되고, 각각의 진폭에 있어서의 주파수 특성이 취득된다. 그 후, 모터 시스템 응답 취득부(33)는 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서 취득된 주파수 특성을 이용하여, 각각의 진폭에 있어서의 모터 시스템(5)의 응답 특성을 취득한다(ST13). 보다 상세하게는, 모터 시스템 응답 취득부(33)는, 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서, 각각의 진폭의 주파수 특성으로부터 전달 함수 G*(s)에 포함되는 파라미터인 응답 대역 w를 취득한다.

응답 대역 w의 취득이 완료되면, 프로세서(21)는 출력 장치(28)에 축 커플링(4)에 의해 구동 축(2) 및 종동 축(3)을 연결하도록 재촉하는 화면을 표시하게 하여, 대응하는 축 커플링(4)의 평가 대상의 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c의 입력의 수신을 실행한다(ST14). 그 후, 프로세서(21)는 사용자로부터 입력 장치(27)에 축 커플링(4)의 관성 모멘트 J_c의 입력이 실행되었는지를 판정한다(ST15).

관성 모멘트 J_c의 입력이 있었을 경우에는, 주파수 특성 취득부(32)는 주파수를 변경하면서, 입력된 진폭으로 각각 진동하는 토크를 출력하도록 토크 지령 T_ref를 출력하고, 각각의 진폭에 있어서의 주파수 특성을 취득한다(ST16). 이에 의해, 각 진폭에 있어서의 축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 주파수 특성이 취득된다. 입력이 없는 경우에는, 사용자로부터 입력 장치(27)에 축 커플링(4)의 접속이 완료된 것을 나타내는 입력이 있을 때까지 대기한다.

축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 입력된 진폭의 값 각각의 주파수 특성이 취득되면, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)을 접속한 상태에서의 각각의 주파수 특성으로부터, 각각의 진폭에 대한 축 커플링(4)의 공진 주파수 f₀, 및 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인(이득) G_f0를 취득한다(ST17).

다음에, 축 커플링 특성 평가부(34)는 각각의 진폭에 있어서의 공진 주파수 f₀와, 식 (1)을 이용하여, 각각의 진폭에 대한 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c를 산출한다(ST18). 그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는 식 (3)에 근거하여, 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인 ^expG_f0로부터, 각각의 진폭에 대한 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 산출한다(ST19).

또한, 축 커플링 특성 평가부(34)는 응답 대역 w를 이용하여, 각각의 진폭에서 산출된 속도 응답 파라미터 ^expM_f0를 각각, 환산 속도 응답 파라미터 M_fo로 환산한다(ST20). 그 후, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 각각의 진폭에 있어서의 비틀림 강성 K_c, 및 환산 속도 응답 파라미터 M_fo로부터, 식 (5)를 이용하여, 각각의 진폭에 있어서의 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c를 산출한다(ST21). 축 커플링 특성 평가부(34)는, 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c의 산출이 완료되면, 토크 지령 T_ref의 진폭과 비틀림 강성 K_c의 관계, 및 토크 지령 T_ref의 진폭과 점성 계수 c_c의 관계를 출력 장치(28)에 표시하게 한다(ST22). 이 때, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 출력·입력 장치(8)에 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에 나타내는 바와 같이, 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의, 토크 지령 T_ref의 진폭에 대한 의존성을 그래프에 의해 도시하면 좋다.

비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의 진폭 의존성의 표시가 완료되면, 프로세서(21)는 평가 처리를 종료시킨다.

다음에, 이와 같이 구성한 특성 평가 장치(101)의 효과에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 축 커플링(4)의 특성 평가 장치(101)의 프로세서(21)는, 축 커플링(4)이 양 축을 접속하는 상태에서, 2개 이상의 진폭의 구동 토크 T_m을 출력하도록 토크 지령 T_ref를 서보 드라이버(13)(모터 제어부)로 출력하여, 각각의 진폭에 대응하는 주파수 특성을 산출한다. 모터 시스템(5)의 응답 특성과, 산출된 주파수 특성에 근거하여, 진폭의 각각에 대응하는 축 커플링(4)의 특성을 산출한다. 보다 구체적으로는, 프로세서(21)는, 취득한 주파수 특성 각각 대해, 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c와 점성 계수 c_c를 구하고, 진폭 및 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c의 관계와, 진폭 및 축 커플링(4)의 점성 계수 c_c의 관계를 그래프에 의해 출력한다.

도 13의 (A)에서는 토크 지령 T_ref의 진폭을 1.0Nm로 한 경우와 도 13의 (B)에서는, 3.0Nm로 한 경우에 있어서의, 축 커플링(A)의 게인의 주파수 특성이 나타나 있다. 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에서는, 토크 지령 T_ref의 진폭에 의해, 주파수 특성의 측정 결과에는 약간의 차이가 생긴 것을 이해할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)의 삼각형에 의해 나타내는 바와 같이, 토크 지령 T_ref의 진폭을 3.0Nm로 한 경우 쪽이, 800㎐ 부근의 공진 주파수 f₀에 있어서의 게인이 작게 되어 있는 것을 알 수 있다. 토크 지령 T_ref의 진폭의 설정을 변경하여 주파수 특성을 측정하고, 그 결과로부터 토크 지령 T_ref의 진폭의 각각에 있어서의 축 커플링(A)의 비틀림 강성 K_c와 점성 계수 c_c를 구하는 것에 의해, 토크 지령 T_ref의 진폭과 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의 관계를 평가할 수 있다.

도 14의 (A)에 토크 지령 T_ref의 진폭을 10가지 방법으로 변경하여 축 커플링(A)의 게인의 주파수 특성을 측정하고, 그것으로부터 각 토크 진폭에 있어서의 축 커플링(A)의 비틀림 강성 K_c와 점성 계수 c_c를 구하고, 횡축을 토크 지령 T_ref의 진폭, 종축을 비틀림 강성 K_c로 한 경우와, 도 14의 (B)에 횡축을 토크 지령 T_ref의 진폭, 종축을 점성 계수 c_c로 한 경우의 그래프를 각각 나타냈다. 도 14의 (A) 및 도 14의 (B)에서는, 보다 정확한 값을 취득하기 때문에, 토크 지령 T_ref로 설정한 진폭 각각에서 동일한 측정을 5회씩 실행하고 있다. 도 14의 (A) 및 도 14의 (B) 중의 실선은, 변화의 경향을 나타내는 근사 곡선이다.

도 14의 (A) 및 도 14의 (B)로부터, 축 커플링(A)에 있어서는, 토크 지령 T_ref의 진폭이 커지는 동시에, 비틀림 강성 K_c는 작아지고, 점성 계수 c_c는 커지는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 토크 지령 T_ref의 진폭에 대한 변화의 경향을 이해하는 것에 의해, 축 커플링(4)의 입력 의존 특성을 적절히 평가할 수 있어서, 여러 가지 운전 상황하에서의 진동 특성의 예측이나, 적절한 제어계의 설계가 가능하게 된다.

본 실시형태에서는, 축 커플링(4)의 비틀림 강성 K_c의 토크 지령 T_ref의 진폭 의존성, 및 점성 계수 c_c의 토크 지령 T_ref의 진폭 의존성이 출력된다. 이에 의해, 축 커플링(4)의 입력 의존 특성을 적절히 평가할 수 있다. 또한, 축 커플링(4)의 특성의 토크 지령 T_ref의 진폭 의존성이 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의 진폭 의존성으로서 출력되기 때문에, 그 내용이 이용자에게 있어서 이해되기 쉬워져, 축 커플링(4)의 특성 평가 장치(101)의 편리성을 높일 수 있다.

이상, 본 발명을 특정의 실시형태에 근거하여 설명했지만, 이들 실시형태는 어디까지나 예시이며, 본 발명은 이들 실시형태에 의해 한정되는 것은 아니다. 평가 방법, 및 평가 프로그램의 각 구성 요소는, 반드시 전체가 필수는 아니며, 적어도 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한에서, 적절히 취사 선택하는 것이 가능하다.

제 2 실시형태에 있어서, 그래프의 횡축은 토크 지령 T_ref의 진폭이었지만, 이 태양으로는 한정되지 않는다. 그래프의 횡축은 토크 지령 T_ref의 진폭, 공진 주파수 f₀에 있어서의 구동 토크 T_m의 진폭, 공진 주파수 f₀에 있어서의 모터축(구동 축(2))의 회전각의 진폭, 공진 주파수 f₀에 있어서의 모터축(구동 축(2))의 각속도 ω의 진폭 중 적어도 어느 하나이면 좋다.

공진 주파수 f₀에 있어서의 모터축(구동 축(2))의 회전각의 진폭, 또는, 공진 주파수 f₀에 있어서의 모터축(구동 축(2))의 각속도 ω의 진폭을 횡축으로 할 때에는, 공진 주파수 f₀는 측정 대상이 되는 축 커플링에 대해, 측정이나 설계 등에 의해 미리 취득된 것이어도 좋으며, 또한, 소정의 토크 지령 T_ref 하에서 취득된 주파수 특성에 근거하여 취득된 것이어도 좋다. 또한, 토크 지령 T_ref 각각에 있어서 취득된 주파수 특성을 이용하여, 공진 주파수 f₀를 구하고, 그 공진 주파수 f₀에 대응하는 회전각의 진폭이나 각속도 ω의 진폭을 횡축으로 하여도 좋다.

토크 지령 T_ref의 진폭의 각각에 있어서의 주파수 특성의 측정은 복수회 실행해도 좋으며, 1회만의 측정이어도 좋다. 주파수 특성의 측정을 복수회 실행한 경우에는, 결과의 반복성에 대해서도 함께 평가할 수 있다.

상기 제 2 실시형태에서는, 단계 ST12에서, 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서, 입력된 토크 지령 T_ref의 진폭에 대응하는 주파수 특성이 취득되고 있었지만, 이 태양으로는 한정되지 않는다. 보다 구체적으로는, 구동 축(2) 및 종동 축(3)에 축 커플링(4)이 접속되어 있지 않은 상태에서의 주파수 특성의 토크 지령 T_ref의 진폭에 의한 변화가 작은 경우에는, 입력된 토크 지령 T_ref의 진폭에 대응하는 주파수 특성을 각각, 소정의 하나의 진폭에 있어서 취득된 주파수 특성에 의해 대용하여, 단계 ST12 이후의 처리를 실행하여도 좋다.

상기 제 2 실시형태에서는, 축 커플링 특성 평가부(34)는, 출력·입력 장치(8)에 비틀림 강성 K_c 및 점성 계수 c_c의, 토크 지령 T_ref의 진폭에 대한 의존성을 그래프에 의해 도시하고 있었지만, 이 태양으로는 한정되지 않는다. 축 커플링 특성 평가부(34)는, 출력·입력 장치(8)에 토크 지령 T_ref의 진폭과 비틀림 강성 K_c의 관계, 또는, 토크 지령 T_ref의 진폭과 점성 계수 c_c의 관계를, 표나, 함수 등에 의해 출력하는 것이어도 좋다.

1: 제 1 실시형태에 따른 특성 평가 장치
2: 구동 축
3: 종동 축
4: 축 커플링
5: 모터 시스템
6: 종동 장치
7: 해석 장치
8: 출력·입력 장치
11: 구동용 모터
12: 전류 센서
13: 서보 드라이버(모터 제어부)
14: 회전각 센서
15: 미분기
16: 서보 시스템
18: 회전 부하부
21: 프로세서
22: 메모리
23: RAM
24: ROM
25: 기억 장치
26: 출력·입력 포트
27: 입력 장치
28: 출력 장치
31: 기억부
32: 주파수 특성 취득부
33: 모터 시스템 응답 취득부
34: 축 커플링 특성 평가부
101: 제 2 실시형태에 따른 특성 평가 장치
G*(s): 전달 함수
K_c: 비틀림 강성
M_fo: 환산 속도 응답 파라미터(환산값)
T_m: 구동 토크
c_c: 점성 계수
f₀: 공진 주파수
w: 응답 대역
ω: 각속도

Claims (14)

1. 구동 축으로부터 종동 축으로 토크를 전달하기 위해, 상기 양 축을 접속하는 축 커플링의 특성 평가를 실행하는 특성 평가 장치에 있어서,
   상기 구동 축에 구동 토크를 부여하는 구동용 모터, 상기 구동 축의 회전각을 취득하는 회전각 센서, 및 부여된 토크 지령에 근거하여, 상기 토크 지령에 따른 토크를 출력시키기 위해, 상기 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하는 모터 시스템과,
   상기 종동 축에 접속된 회전 부하부와,
   소정의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 동시에, 상기 회전각 센서에 의해 검출되는 상기 회전각에 근거하여, 상기 토크 지령에 대응하는 토크의 진폭에 대한 상기 회전각의 각속도의 진폭 이득의 주파수 특성을 산출 가능한 프로세서를 가지며,
   상기 프로세서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성과, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서 산출된 상기 주파수 특성에 근거하여, 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 모터 시스템의 응답 특성으로서, 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동하고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수를 이용하고,
   상기 축 커플링을 접속한 상태에서 상기 주파수 특성을 취득하고,
   상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하고,
   상기 공진 주파수를 이용하여, 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 산출하고,
   상기 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을, 상기 전달 함수를 이용하여, 상기 전달 함수가 1인 경우의 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득에 대응하는 환산값으로 환산하고,
   상기 비틀림 강성과, 상기 환산값을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세서는, 상기 모터 시스템의 응답 특성을, 상기 양 축에 상기 축 커플링이 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 구동용 모터가 구동되었을 때의 상기 주파수 특성에 의해 취득하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 장치.
5. 구동 축으로부터 종동 축에 토크를 전달하기 위해, 상기 양 축을 접속하는 축 커플링의 특성 평가를 실행하는 축 커플링의 특성 평가 방법에 있어서,
   상기 구동 축에 구동 토크를 부여하는 구동용 모터, 상기 구동 축의 회전각을 취득하는 회전각 센서, 및 부여된 토크 지령에 근거하여, 상기 토크 지령에 따른 토크를 출력시키기 위해, 상기 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하는 모터 시스템과,
   상기 종동 축에 접속된 회전 부하부와,
   소정의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 동시에, 상기 회전각 센서에 의해 검출되는 상기 회전각에 근거하여, 상기 토크 지령에 대응하는 토크의 진폭에 대한 상기 회전각의 각속도의 진폭 이득의 주파수 특성을 산출 가능한 특성 평가 장치를 이용하여,
   상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와,
   취득된 상기 주파수 특성, 및 상기 모터 시스템의 응답 특성에 근거하여, 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 축 커플링을 접속한 상태에서 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와,
   상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하는 단계와,
   상기 공진 주파수를 이용하여, 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 산출하는 단계와,
   상기 모터 시스템의 응답 특성으로서의 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동하고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 상기 단계는,
   상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을, 상기 전달 함수를 이용하여, 상기 전달 함수가 1인 경우의 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득에 대응하는 환산값으로 환산하는 단계와,
   상기 비틀림 강성과, 상기 환산값을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 방법.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모터 시스템의 응답 특성을, 상기 양 축에 상기 축 커플링이 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 구동용 모터가 구동되었을 때의 상기 주파수 특성에 의해 취득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로세서는, 상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서, 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 산출하고, 상기 모터 시스템의 응답 특성과, 산출된 상기 주파수 특성에 근거하여, 상기 진폭의 각각에 대응하는 상기 축 커플링의 특성을 산출하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 축 커플링의 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 특성의 관계를 출력하는 것을 특징으로 하는
   축 커플링의 특성 평가 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 취득한 상기 주파수 특성 각각에 대해, 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 구하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 비틀림 강성의 관계를 출력하는 것을 특징으로 하는
    축 커플링의 특성 평가 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 출력하도록 상기 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 취득하고, 취득한 상기 주파수 특성 각각에 대해, 상기 축 커플링의 점성 계수를 구하고, 상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 점성 계수의 관계를 출력하는 것을 특징으로 하는
    축 커플링의 특성 평가 장치.
12. 제 5 항에 있어서,
    상기 축 커플링이 상기 양 축을 접속하는 상태에서, 2개 이상의 진폭의 상기 구동 토크를 상기 모터 시스템으로 출력시켜, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와,
    취득된 상기 주파수 특성, 및 상기 모터 시스템의 응답 특성에 근거하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 축 커플링의 특성을 산출하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는
    축 커플링의 특성 평가 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 축 커플링을 접속한 상태에서, 2개 이상의 진폭의 상기 주파수 특성을 취득하는 단계와,
    각각의 상기 주파수 특성으로부터 상기 축 커플링의 공진 주파수, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 취득하는 단계와,
    상기 공진 주파수를 이용하여, 각각의 상기 진폭에 대응하는 상기 축 커플링의 비틀림 강성을 산출하는 단계와,
    상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 상기 비틀림 강성의 관계를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    축 커플링의 특성 평가 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    각각의 상기 진폭에 있어서, 상기 모터 시스템의 응답 특성으로서의 상기 토크 지령에 의해 상기 구동용 모터가 구동하고, 상기 구동용 모터로부터 대응하는 토크가 발생할 때까지의 전달 함수, 상기 비틀림 강성, 및 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 이득을 이용하여, 상기 축 커플링의 점성 계수를 산출하는 단계와,
    상기 토크 지령의 상기 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 구동 토크의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 회전각의 진폭, 상기 공진 주파수에 있어서의 상기 각속도의 진폭 중 적어도 어느 하나와, 상기 축 커플링의 점성 계수의 관계를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    축 커플링의 특성 평가 방법.