WO2009145258A1 - 走行試験装置のベルト蛇行防止装置及びベルト蛇行防止方法 - Google Patents

走行試験装置のベルト蛇行防止装置及びベルト蛇行防止方法 Download PDF

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WO2009145258A1
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belt
drum
swing
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PCT/JP2009/059775
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森田　孝司
稗方　孝之
西田　吉晴
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株式会社神戸製鋼所
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0072—Wheeled or endless-tracked vehicles the wheels of the vehicle co-operating with rotatable rolls
    • G01M17/0074—Details, e.g. roller construction, vehicle restraining devices
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path

Definitions

  • the present invention relates to a belt meandering prevention device and a belt meandering prevention method of a running test apparatus.
  • a traveling test apparatus that evaluates the traveling characteristics of a rolling element such as a tire or a vehicle uses a metal belt.
  • the travel test apparatus is provided with a driven drum and a driving drum, and an endless belt is stretched between the driven drum and the driving drum.
  • the running test apparatus the flat surface on the upper side of the belt is configured as a test road surface, and the running characteristics of the rolling element are evaluated by running the belt with the rolling element grounded on the test road surface.
  • the driven drum and the driving drum are formed so that the cross section is a perfect circle.
  • these drums are not a perfect circle. It is also difficult to arrange the two drums in exactly parallel, and the belt also has minute irregularities. Therefore, meandering and deviation are inevitable for the belt stretched between the two drums.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose an apparatus that corrects meandering by detecting the end position of the belt and tilting the driven drum or adjusting the tension based on the detected belt position. It is disclosed.
  • the trajectory of the belt rotating on the drum does not change unless the belt rotates at least once even if the drum is tilted. Therefore, the belt trajectory changes in comparison with a servo motor or a hydraulic cylinder generally used for tilting the drum. Has a very large time constant. Therefore, even if the driven drum is swung in the devices of Patent Documents 1 to 3, the belt does not immediately move to the target position, and the influence of the response delay remains in the next control cycle, and the belt There is a possibility that the position cannot be sufficiently controlled.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can prevent belt meandering and vibration reliably by enabling belts to be promptly corrected to a target position. And it aims at providing the meandering prevention method.
  • the inventors thought that if the belt time constant is very large compared to the time constant of the drum rocking means, the responsiveness of the drum rocking means having a small time constant may be further improved. . Then, by controlling the drum rocking means based on the rocking amount of the drum, it has been found that the belt can be quickly corrected to the target position, and the present invention has been completed.
  • a first aspect of the present invention is provided in a traveling test apparatus for evaluating a traveling characteristic of a rolling element by grounding the rolling element on a belt stretched between a pair of drums.
  • a meandering prevention device for correcting meandering of a belt by means of drum swinging means for swinging the other drum with respect to the other drum and changing the position of the belt in accordance with the amount of the swing, detecting the position of the belt, The first control means for controlling the drum rocking means and the amount of rocking of the other ram swung by the drum rocking means so that the difference between the detected position of the drum and the predetermined target position becomes zero. And a second control means for controlling the drum swinging means so that the detected swinging amount of the drum becomes a target swinging amount.
  • a prevention device is provided.
  • the belt meandering prevention device of the running test apparatus includes not only the first control means for controlling the drum rocking means based on the detection position and the target position of the belt, but also the detected value and target of the drum rocking amount.
  • Second control means is provided for controlling the drum swinging means based on the second control means.
  • the second control means detects the swing amount of the other drum, calculates the difference between the detected swing amount and the target swing amount, and determines the difference between the swing amounts as the drum swing means. Feedback to the input side.
  • the first control means calculates a difference between the detected position of the belt and the target position, and feeds back the difference to the input side of the drum swinging means.
  • the inventors set up a belt response model that simulates the response of such a belt if the response of the belt is delayed or responds in a direction opposite to the target position, and based on this belt response model. It was thought that if the state of belt misalignment was grasped, an accurate belt detection position could be obtained. It was also found that the belt can be quickly corrected to the target position by controlling the drum rocking means using the belt detection position calculated by inputting the drum rocking amount into the belt response model.
  • the apparatus further includes a third control unit that calculates an integral value obtained by integrating the swing amount of the drum and calculates a detection position of the belt based on the difference and the integral value.
  • the accurate detection position of the belt is obtained from the belt shift state grasped by the third control means based on the belt response model.
  • the first control unit controls the drum swinging unit based on the accurate belt detection position and the belt target position.
  • the belt response model simulates a behavior in which the belt responds in a direction opposite to the target position and / or a response delay of the belt.
  • the first control means includes PID control means for calculating a target swing amount of the drum swing means from a difference between the detected position of the belt and a target position.
  • the swing amount is the swing angle or swing angular velocity of the other drum.
  • a traveling test apparatus for evaluating a traveling characteristic of a rolling element by grounding the rolling element on a belt stretched between a pair of drums.
  • a drum swinging means for swinging the other drum with respect to the belt and changing the position of the belt in accordance with the swinging amount, and correcting the meandering of the belt, detecting the position of the belt, The drum swinging means is controlled so that the difference between the detection position of the belt and a predetermined target position becomes zero, and the swing amount of the other drum swung by the drum swinging means is detected.
  • a belt meandering prevention method for a running test apparatus is provided, wherein the drum swinging means is controlled so that the detected swing amount of the drum becomes a target swing amount.
  • the difference between the predicted position of the belt obtained by inputting the amount of rocking of the drum into the belt response model and the actually detected position of the belt is obtained, and based on the integrated value of the amount of rocking of the drum and the difference It is preferable to obtain the detection position of the belt.
  • the belt can be quickly corrected to the target position, and belt meandering and vibration can be reliably prevented.
  • (A) is a figure which shows the displacement of the belt position of a comparative example.
  • (B) is a figure which shows the displacement of the belt position of an Example.
  • (A) is a figure which shows the change of the position of the belt at the time of controlling using the belt meandering prevention apparatus of an Example.
  • (B) is a figure which shows the change of the position of the belt at the time of controlling using the belt meandering prevention apparatus of a comparative example. It is a block diagram which shows the flow of the signal in the control part using the belt response model which simulated the delay of the belt response in addition to the behavior of the reverse response.
  • FIG. 1 shows a tire testing machine 2 (running test device) provided with a belt meandering prevention device 1 of the present embodiment.
  • the tire testing machine 2 includes a drive drum 4 connected to a drive motor 3 and capable of rotating in the forward and reverse directions, and a driven drum provided so that the axes are parallel to each other with a distance from the drive drum 4. 5 and an endless metal plate belt 6 spanned between the driving drum 4 and the driven drum 5.
  • the belt 6 is formed with two upper and lower flat surfaces 7U and 7D between the driving drum 4 and the driven drum 5, and the tire T (rolling element) is grounded on the road surface (test road surface) formed on the upper flat surface 7U. is doing.
  • the tire testing machine 2 is configured such that the running characteristics of the tire T can be evaluated by grounding the tire T on the road surface on the belt 6.
  • the left end side in the direction of feeding the belt 6 passing through the upper side of the drive drum 4 toward the driven drum 5 is the left side when describing the tire testing machine 2 and the belt meandering prevention device 1, and the right end side is the tire testing machine. 2 and the belt meandering prevention device 1 on the right side.
  • the direction in which the belt 6 is fed from the drive drum 4 in FIG. 1 is referred to as a front direction, and the direction opposite to the front direction is referred to as a rear direction.
  • the drive drum 4 is formed in a cylindrical shape so that the belt 6 can be wound.
  • the drive drum 4 is rotatable about a rotation axis R1 along the left-right direction, and can be switched between forward and reverse by a drive motor 3 connected to the rotation axis R1 via a gear box (not shown). It can be rotated.
  • the driven drum 5 is arranged so that the axes are parallel to each other at a distance in the horizontal direction with respect to the drive drum 4.
  • the driven drum 5 is arranged so as to be freely rotatable around the rotation axis R ⁇ b> 2 along the left-right direction in the same manner as the drive drum 4.
  • the belt 6 is formed of an endless metal strip or a crawler, and is wound around both the driving drum 4 and the driven drum 5.
  • the belt 6 has a surface facing the outer peripheral side made of a material such as asphalt or concrete.
  • the belt 6 has an upper flat surface 7U and a lower flat surface 7D between the driving drum 4 and the driven drum 5.
  • the tire T to be tested is grounded from above with respect to the upper flat surface 7U.
  • the belt 6 may be provided with a layer of snow, ice, or water on the surface facing the outer peripheral side so that the surface facing the outer peripheral side has an environment similar to the actual road surface.
  • the belt meandering prevention device 1 includes a driven drum 5 and a driven drum 5 that are provided in the tire testing machine 2.
  • the meandering of the belt 6 is corrected by swinging it.
  • the belt meandering prevention device 1 is a drum rocking means for rocking a driven drum 5 about a rocking axis R3 along a vertical direction with respect to a drive drum 4 and changing the position of the belt 6 in accordance with the rocking amount. 8 and a control section 9 for controlling the drum swinging means 8.
  • the drum swinging means 8 swings the driven drum 5 about an axis (swinging shaft) along the vertical direction, and supports the frame member 10 that supports the driven drum 5 from both ends, and swings the frame member 10. And a servo motor 11 to be moved.
  • the frame member 10 is formed in a substantially U-shape downward, and a driven drum 5 is rotatably attached to the lower end side thereof.
  • the frame member 10 has an oscillating shaft portion 12 that protrudes upward, and can be rotated around an oscillating shaft R3 that is directed in the vertical direction by a servo motor 11 provided at the upper end of the oscillating shaft portion 12. It has become.
  • a swing amount detecting means 13 is provided in the middle of the swing shaft portion 12 in the vertical direction, and the relative rotation angle of the servo motor 11 and the swing shaft portion 12 about the swing shaft R3 can be detected. ing.
  • the control unit 9 is composed of a computer or a sequencer, and has first control means 14 and second control means 15.
  • the first control means 14 controls the drum rocking means 8 so that the difference between the actual position of the belt 6 and a predetermined target position becomes zero.
  • the first control unit 14 includes a belt position detection unit 21 that detects an actual measurement position y (s) of the belt 6, a first control unit 31 that calculates an amount of deviation between the actual position of the belt 6 and a target position, A PID control unit that calculates a target swing amount from the deviation amount between the actual position of the belt 6 and the target position detected by the first control unit 31 and outputs the calculated target swing amount to the drum swing unit 8. 17.
  • the belt position detecting means 21 is provided at a left end and a right end of the flat surface 8 on the lower side of the belt 6 with a certain distance from the flat surface 8.
  • the belt position detection means 21 is composed of an optical sensor that detects the left and right end portions of the belt 6 by light transmission, and the amount of light transmission varies depending on how much the end portion of the belt 6 moves in the left-right direction. It measures with.
  • the actual position y (s) of the belt 6 detected by the belt position detection unit 21 is output to the first control unit 14 of the control unit 9.
  • the belt position detecting means 21 is attached to a position near the driven drum 5 on the lower flat surface 7D of the belt 6, and changes in the position of the belt 6 when the driven drum 5 swings. It can be detected in a short time.
  • the actual position y (s) of the belt 6 detected by the belt position detection means 21 and the target position r (s) of the belt 6 are input to the first control unit 31.
  • the target position r (s) of the belt 6 is a reference position of the belt 6 in a state where no meandering occurs, and is given to the first control unit 31 in advance.
  • a deviation amount e (s) of the belt 6 obtained by subtracting the target position r (s) of the belt 6 from the detected actual position y (s) of the belt 6 (the detected position of the belt and the target position). Difference) is calculated.
  • the calculated deviation amount e (s) of the belt 6 is output to the PID control means 17.
  • the PID control means 17 calculates the target swing amount u1 (s) of the drum swing means 8 from the deviation amount e (s) of the belt 6. Specifically, the deviation amount e (s) of the belt 6 taken in at a predetermined sampling period is accumulated, and the drum fluctuation is based on the proportional gain, integral gain, and differential gain obtained from the accumulated deviation amount e (s). The target swing amount u1 (s) of the moving means 8 is calculated. In the present embodiment, the swing angular velocity is used as the target swing amount u1 (s).
  • the sampling period varies variously depending on the size of the belt 6 and the driven drum 5, the operating conditions, etc., and thus the range cannot be determined unconditionally, but is set to 10 ms to 200 ms, preferably 10 ms to 50 ms.
  • the swing angular velocity u 1 (s) calculated by the PID control means 17 is output to the second control means 15.
  • the driven drum 5 swings in a direction to eliminate the deviation of the belt 6 through the frame member 12 driven by the servomotor 11.
  • the belt 6 affected by the swing of the driven drum 5 reaches the position where the belt position detecting means 21 is provided, and the belt position detecting means 21 A certain amount of time is required to evaluate the influence of the swing of the driven drum 5. This time varies depending on the positional relationship between the belt position detecting means 21 and the drum swinging means 8, but if it is long, it takes time for the belt 6 to make about one rotation.
  • the belt 6 has a very large time constant as compared with the servo motor 11 and the hydraulic cylinder that are generally used for tilting the drum, and depending on the control cycle, the influence of this response delay remains in the next control cycle.
  • the belt 6 position may not be sufficiently controlled. Therefore, the belt meandering prevention apparatus 1 according to the present invention further includes the second control means 15 in addition to the first control means 14 described above.
  • the second control means 15 detects the swing amount of the driven drum 5 and controls the drum swing means 8 so that the detected swing amount of the drum becomes the target swing amount.
  • the second control means 15 includes a swing amount detecting means 13 for detecting the actual swing amount of the driven drum 5 swung by the drum swinging means 8 and a swing amount of the driven drum 5 detected by the swing amount detecting means 13. Is provided with a second control unit 32 for controlling the drum rocking means 8 so as to achieve a target rocking amount.
  • the swing angular velocity ⁇ ′ of the driven drum 5 is used as the swing amount.
  • the swing amount detecting means 13 is provided in the middle of the swing shaft portion 16 in the vertical direction.
  • the swing amount detection means 13 is composed of an encoder that measures the amount of rotational displacement of the servo motor 11, and detects the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 from the swing angle of the servo motor 11.
  • the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected by the swing amount detection means 13 is output to the second control unit 32.
  • the second control unit 32 feeds back the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected by the swing amount detection means 13 and inputs it to the input side of the drum swing means 8. Specifically, the second control unit 32 calculates the swing angular velocity ⁇ ′ of the driven drum 5 from the actual swing angle ⁇ input from the swing amount detection means 13. Further, the swinging angular velocity u 1 (s) calculated by the first control unit 14 is input to the second control unit 32. Then, the second control unit 32 calculates the swing angular velocity u (s) based on the swing angular velocity u1 (s) and the swing angular velocity ⁇ ′. The second control unit 32 outputs the calculated swing angular velocity u (s) to the servo motor 11 of the drum swinging means 8 to correct the deviation of the belt 6.
  • control unit 9 that is, a belt meandering prevention method of the traveling test apparatus of the present embodiment will be described.
  • the belt meandering prevention method of the running test apparatus of this embodiment uses the drum swinging means 8 to swing the driven drum 5 (the other drum) and detects the swing angle ⁇ (swing amount) of the driven drum 5.
  • the drum rocking means 8 is controlled so that the rocking angle ⁇ becomes the target rocking amount.
  • the drive motor 3 When performing a tire running test with the tire testing machine 2, the drive motor 3 is first driven and the drive drum 4 is rotated. When the drive drum 4 rotates, the belt 6 stretched between the drive drum 4 and the driven drum 5 also rotates. Then, the tire running test is performed by grounding the tire T on the flat surface on the upper side of the belt 6.
  • the belt 6 is adjusted so that its position is r (s). However, the lateral force of the tire and other disturbances are applied to the belt 6, and due to these, meandering and deviation occur. As a result, the belt 6 is shifted from the target position r (s) to the actual position y (s).
  • the actual position y (s) of the belt 6 is detected by the belt position detecting means 21.
  • the detected actual position y (s) of the belt 6 is fed back to the input side of the first control unit 31 of the first control means 14 and output to the first control unit 31.
  • the target position r (s) of the belt 6 is input to the first control unit 31 as an initial setting (given in advance).
  • the first control unit 31 takes the difference of the actual position y (s) of the belt 6 input from the belt position detection means 21 with respect to the target position r (s) of the belt 6 and calculates the deviation amount e (s) of the belt 6. Is calculated.
  • the calculated deviation amount e (s) of the belt 6 is output to the PID control means 17 of the first control means 14.
  • the PID control means 17 calculates the target swing angular velocity u1 (s) of the drum swinging means 8 based on the inputted deviation e (s) of the belt 6.
  • the PID control means 17 stores how the belt 6 shift amount e (s) changes.
  • the PID control means 17 determines each gain (proportional gain, integral gain and differential gain) based on how the accumulated deviation e (s) of the belt 6 changes, and the swing angular velocity based on each gain.
  • u1 (s) is calculated.
  • the calculated swing angular velocity u 1 (s) is output to the second control unit 32 of the second control means 15.
  • the driven drum 5 rotates in a direction that eliminates the deviation of the belt 6 through the frame member 12 driven by the servomotor 11.
  • the time constant for moving the running position of the belt 6 to a predetermined position is much larger than the time constant for swinging the servo motor 11 at a predetermined swing angular velocity. In other words, even if the driven drum 5 swings, at least half to one rotation is required for the influence to reach the entire belt 6. Therefore, it is difficult for the actual position of the belt 6 to reach the target value of the belt 6 in the above-described sampling period.
  • the actual swing amount (swing angular velocity) of the driven drum 5 is fed back to the input side of the drum swinging means 8 so that the swing angular velocity of the driven drum 5 is the target.
  • the drum rocking means 8 is controlled by the second control means 15 so that the rocking angular velocity is obtained.
  • the second control means 15 performs control as follows. First, an encoder (swing amount detection means 13) provided on the swing shaft portion 16 of the frame member 12 measures the rotational displacement amount of the servo motor 11 and outputs it to the second control portion 32. The second control unit 32 calculates the actual rocking angular velocity ⁇ ′ of the driven drum 5 from the rotational displacement amount. Further, the second control unit 32 subtracts the actual rocking angular velocity ⁇ ′ of the driven drum 5 from the rocking angular velocity u1 (s) input from the first control unit 31 of the first control means 14, and thereby the rocking angular velocity. u (s) is calculated.
  • the second control unit 32 outputs the rocking angular velocity u (s) obtained by calculation to the drum rocking means 8. That is, the second control unit 32 controls the drum swinging means 8 so that the driven drum 5 swings at the swing angular velocity u (s).
  • the drum swinging means 8 is controlled using the second control means 15 in this way, the influence of the belt 6 having a very large time constant as compared with the servomotor 11 of the drum swinging means 8 can be eliminated or alleviated.
  • the belt can be quickly corrected to the target position, and the meandering and vibration of the belt 6 caused by the belt can be reliably prevented.
  • the tire testing machine 2 used in the example and the comparative example includes a driving drum 4 (outer diameter 120 mm ⁇ , drum width 200 mm) and a driven drum 5 (outer diameter 120 mm ⁇ , drum width 200 mm) arranged in parallel to each other.
  • the tire T (outer diameter 120 mm ⁇ , tire width 50 mm) is in contact with the upper flat surface 7U of the belt 6 (belt width 100 mm, belt length 977 mm, belt thickness 0.1 mm).
  • the meandering prevention device 1 includes a servo motor 11 that swings the driven drum 5 around an axis in the vertical direction.
  • the servo motor 11 can swing the driven drum 5 via the frame member 10.
  • a light transmission type sensor for detecting the position of the belt 6 at a sampling period of 15 Hz (6.7 ms) is attached to the controller 9 of the meandering prevention apparatus 1 as the belt position detecting means 20.
  • the control unit 9 includes a computer or a sequencer, and includes a first control unit 14, a second control unit 15, and a third control unit 16.
  • the first control means 14 controls the drum rocking means 8 so that the difference between the actual position of the belt 6 and a predetermined target position becomes zero.
  • the first control unit 14 calculates a deviation e (s) (difference between the detected position of the belt and the target position) of the detected position rm (s) of the belt 6 from the target position r (s) input in advance.
  • a first control unit 31 and a PID control unit 17 that controls the drum swinging unit 8 based on the deviation e (s) are provided.
  • the position of the belt 6 in a state in which no meandering occurs is given in advance to the first control unit 31 as the target position r (s), and the detected position rm (s) of the belt 6 calculated by the third control means 16.
  • the calculated deviation amount e (s) of the belt 6 is output to the PID control means 17.
  • the PID control means 17 calculates a target swing amount u1 (s) based on the deviation amount e (s) of the belt 6 input from the first control unit 31, and this swing amount u1 (s) is subjected to the second control. It outputs to the means 15.
  • the swing angular velocity is used as the swing amount u1 (s).
  • the control cycle varies depending on the size of the belt 6 and the driven drum 5, the operating conditions, and the like, and thus the range cannot be defined unconditionally, but is set to 10 ms to 200 ms, preferably 10 ms to 50 ms.
  • the second control means 15 includes a swing amount detecting means 13 for detecting an actual swing amount of the driven drum 5 swung by the drum swinging means 8, and a drum swing amount detected by the swing amount detecting means 13 as a target. And a second control unit 32 for controlling the drum rocking means 8 so that the amount of rocking is as follows.
  • the swing amount detection means 13 is composed of an encoder that measures the swing angle of the servo motor 11, and detects the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 from the swing angle of the servo motor 11.
  • the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected by the swing amount detection means 13 is output to the second control unit 32.
  • the second controller 32 feeds back the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected by the swing amount detection means 13 and inputs it to the input side of the drum swing means 8.
  • the swinging angular velocity u1 (s) calculated by the first control unit 31 of the first control unit 14 is input to the second control unit 32.
  • the swinging angular velocity u1 (s) and the swing amount detecting unit 13 are input.
  • the swing amount is calculated based on the swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected in step S2.
  • the second control unit 32 outputs the calculated swing angular velocity u (s) to the servo motor 11 of the drum swinging means 8 to correct the deviation of the belt 6 in a short time.
  • the servo motor 11 rotates based on the swing angular velocity u 1 (s) calculated by the first control unit 31 and the swing angular velocity u (s) calculated by the second control unit.
  • the drum 5 rotates in a direction to eliminate the deviation amount e (s) of the belt 6.
  • a belt position detecting means 21 described later is provided, and the belt position detecting means. In order to evaluate the influence of the swing of the driven drum 5 by 21, a certain time is required.
  • This time varies depending on the positional relationship between the belt position detecting means 21 and the drum swinging means 8, but if it is long, it takes time for the belt 6 to make about one rotation. That is, the belt 6 has a very large time constant as compared with the servo motor 11 and the hydraulic cylinder that are generally used for tilting the drum, and depending on the control cycle, the influence of this response delay remains in the next control cycle.
  • the belt 6 position may not be sufficiently controlled.
  • the belt 6 immediately after the influence of the oscillation of the driven drum 5 responds in the direction opposite to the direction in which the belt 6 is settling. It is known from past knowledge that a transient phenomenon occurs. When such a transient phenomenon occurs, the amount of displacement of the belt 6 detected by the belt position detecting means 21 is added to the amount of extra displacement due to the response in the reverse direction, and the belt 6 position can be sufficiently controlled. There is a risk of disappearing. Therefore, in the belt meandering prevention device 1 of the present invention, in addition to the first control means 14 and the second control means 15 described above, the detection position of the belt 6 from which response delay and response in the reverse direction are excluded is calculated. Third control means 16 is provided.
  • the third control means 16 uses the belt position detection means 21 for detecting the actual measurement position y (s) of the belt 6 and the drum swing amount ⁇ detected by the second control means 15 as a belt response model.
  • the estimated position ym (s) of the belt 6 is input and the difference ⁇ y (s) between the predicted position ym (s) of the belt 6 and the actually measured position y (s) and the drum swing amount ⁇ are integrated.
  • a third control unit 33 that calculates a detection position rm (s) of the belt 6 based on the obtained integral value ⁇ .
  • the belt position detecting means 21 can measure the position of the end portion of the belt 6 wound around the drive drum 4. In the present embodiment, the belt 6 near the boundary between the upper flat surface 7 ⁇ / b> U and the drive drum 4. It is provided at a certain distance from the top.
  • the belt position detecting means 21 can detect the measured position y (s) of the belt 6 by irradiating the belt 6 with infrared rays and receiving the reflected light.
  • the actual measured position y (s) of the belt 6 detected by the belt position detecting means 21 is output to the third control unit of the control unit 9.
  • the third control unit 33 includes a swing angle ⁇ of the driven drum 5 detected by the swing amount detection unit 13 of the second control unit 15 and a measured position y (s) of the belt 6 detected by the belt position detection unit 21. Is entered.
  • the predicted position ym (s) of the belt 6 is obtained by inputting the swing amount ⁇ of the driven drum 5 into the belt response model, and the predicted position ym (s) of the belt 6 and the actually measured position y are obtained. Based on (s), the deviation amount ⁇ y (s) of the belt 6 is calculated.
  • the third control unit 33 integrates a predetermined constant ⁇ to an integral value ⁇ (tilt angle of the driven drum 5) obtained by integrating the inputted swing angle ⁇ of the driven drum 6.
  • the detection position rm () of the belt 6 from which the influence of the transient response of the belt 6 and the influence of the response delay are eliminated by the product of the deviation amount ⁇ y (s) and the integral value ⁇ and the constant ⁇ obtained in this way. s) ( ⁇ 2 + ⁇ y (s)) is calculated.
  • the calculated detection position rm (s) of the belt 6 is output to the first control unit 31, and the first control means 14 determines the target swing angular velocity u1 (s) based on the detection position rm (s) of the belt 6. Used in the calculation of
  • the belt response model can reproduce the actual belt behavior that occurs when the driven drum 5 is swung, and includes a discrete model and a dynamic model based on actual measured belt behavior data.
  • control unit 9 that is, a belt meandering prevention method of the traveling test apparatus of the present invention will be described.
  • the belt meandering prevention method of the running test apparatus of the present invention uses the drum swinging means 8 to swing the driven drum 5 (the other drum), detects the swing angle ⁇ (swing amount) of the driven drum 5,
  • the drum rocking means 8 is first controlled so that the rocking angle ⁇ becomes a target rocking amount.
  • the rocking angle ⁇ is input to the belt response model to obtain the predicted position ym (s) of the belt 6, and the predicted position ym (s) and the actually detected position y (s) of the belt 6 actually detected.
  • the belt 6 is adjusted so that the position thereof becomes the target position r (s).
  • the lateral force of the tire and other disturbances are applied to the belt 6, and due to these, meandering and deviation occur.
  • the actual belt 6 is shifted from the target position r (s) to the actually measured position y (s).
  • the swing angular velocity u1 (s) calculated by the first control means 14 is input to the drum swinging means 8, and the swing amount (swinging angular velocity) in the drum swinging means 8 becomes u1 (s).
  • the servo motor 11 is operated as described above, the driven drum 5 rotates in a direction to eliminate the deviation of the belt 6 through the frame member 10.
  • the drum rocking means 8 is controlled so that the rocking angular velocity u1 (s) is obtained in the above-described sampling period.
  • the second control means 15 detects the actual swing angle ⁇ of the driven drum 5 by the swing amount detection means 13, and feeds back the detected swing angle ⁇ to the input side of the second control section to drive the driven drum 5. Is controlled to swing at a swing angular velocity u (s).
  • the driven drum 5 is swung to the target swinging amount (swinging angle or swinging angular velocity), and the drum swinging means 8 is delayed. It is possible to prevent meandering and vibration of the belt 6 due to the above. However, even if the driven drum 5 swings to the target swing amount, the belt 6 to which the swing of the driven drum 5 is transmitted as described above is affected by a transient response or a response delay. When the measured position y (s) of the belt 6 detected by the belt position detecting means 21 is fed back to the first control means 14 as it is and the drum swinging means 8 is controlled, the belt 6 may overshoot or oscillate. Control is not possible.
  • the swing angle ⁇ input to the second control unit 32 of the second control means 15 is also input to the third control unit 33, and the input swing angle ⁇ is calculated.
  • the predicted position ym (s) of the belt 6 is obtained by inputting it into the belt response model.
  • the third control unit 33 calculates a difference ⁇ y (s) between the predicted position ym (s) of the belt 6 calculated using the belt response model and the actually measured position y (s) of the belt 6, and this The difference ⁇ y (s) is treated as the deviation amount of the belt 6.
  • an integrated value ⁇ is obtained by integrating the inputted swing angle ⁇ of the driven drum 5.
  • This integral value ⁇ indicates the tilt angle of the driven drum 5 at the time of detection, and a predetermined constant is added to this integral value ⁇ (tilt angle of the driven drum 5) to make the transition of the belt 6 transient. It is possible to calculate the position of the belt 6 from which the influence of the response and the influence of the response delay are eliminated.
  • the third control unit 33 adds the difference ⁇ y (s) obtained based on the belt response model and the position of the belt 6 obtained as the product of the integral value ⁇ and the constant ⁇ , so that the transition of the belt 6
  • the detected position rm (s) of the belt 6 obtained in this way is inputted to the first control means 14 described above, and the detected position rm (s) of the belt 6 and a predetermined target position in the first control unit.
  • the drum swinging means 8 is controlled so that the difference from r (s) becomes zero.
  • the tire testing machine 2 used in the experimental example and the comparative example has a driving drum 4 (outer diameter 120 mm ⁇ , drum width 200 mm) and a driven drum 5 (outer diameter 120 mm ⁇ , drum width 200 mm) arranged in parallel to each other.
  • the tire T (outer diameter 120 mm ⁇ , tire width 50 mm) is in contact with the upper flat surface 7U of the belt 6 (belt width 100 mm, belt length 977 mm, belt thickness 0.1 mm).
  • the belt meandering prevention device 1 includes a servo motor 11 that swings the driven drum 5 about the vertical axis.
  • the servo motor 11 can swing the driven drum 5 via the frame member 10.
  • the belt meandering prevention apparatus 1 is provided with a light reflection type sensor C for detecting the position of the belt 6 at a sampling period of 15 Hz (6.7 ms) as a belt position detecting means 21.
  • Transmission type sensors are provided near the tire T (sensor A) on the upper flat surface 7U and near the drive drum 4 (sensor B) on the lower flat surface 7D.
  • FIG. 8 shows the actual measurement position of the belt 6 detected by the above-mentioned light reflection type sensor and light transmission type sensor when the belt 6 is rotated with the driven drum 5 tilted in advance by 0.25 °. It is shown.
  • a belt response model is used in which a change in the deviation amount of the belt 6 with respect to the rotation angle of the driven drum 5 is expressed by an IIR discrete expression represented by Expression (1).
  • the change in the position of the belt 6 is smaller than the result of the comparative example, and the overshoot of the belt 6 is suppressed.
  • the drum rocking means 8 based on the detected position rm (s) of the belt 6 calculated using the belt response model, it is possible to reliably prevent overshoot and oscillation of the belt 6, It can be seen that the belt 6 can be promptly corrected to the target position to reliably prevent the belt 6 from meandering and vibrating.
  • the belt response model has been described by simulating the behavior of the belt 6 in the direction opposite to the target position as an example.
  • a model capable of simulating the dead time (delay) of the belt response in addition to the reverse response behavior as shown in FIG. 9 may be used.
  • a belt response model reflecting only the dead time can be used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the shape, structure, material, combination, and the like of each member can be appropriately changed without changing the essence of the invention.
  • the servo motor 11 is used as the drum rocking means 8.
  • the drum swinging means 8 is not limited to the servo motor 11 alone.
  • the expansion / contraction amount of the hydraulic cylinder may be controlled in place of the swing angular velocity of the servo motor 11.
  • the drum rocking means 8 is configured to rock the driven drum 5 around the rocking shaft portion 12.
  • the swinging direction of the driven drum 5 is not limited to the rotation axis R3.
  • it can also be set as the structure which rocks the driven drum 5 around the axis
  • the drum swinging means 8 swings the driven drum 5 with respect to the drive drum 4.
  • the drum swinging means 8 can be configured to swing the drive drum 4 with respect to the driven drum 5.
  • the second control means 15 is configured to feed back the rocking angular velocity of the driven drum 5 measured by the encoder to the input side of the drum rocking means 8.
  • the second control means 15 may be configured to feed back the swing angle or swing angular acceleration of the driven drum 5 to the input side of the drum swing means 8.
  • the reflective infrared sensor provided on the upper flat surface 7U of the belt 6 is used for the belt position detecting means 21.
  • the sensor used for the belt position detecting means 21 may not be a reflection type or an infrared sensor.
  • the installation position of the belt position detecting means 21 may be anywhere as long as the position of the end of the belt 6 can be detected.
  • a transmission type optical sensor may be provided on the lower flat surface 7 ⁇ / b> D, or may be provided above the driven drum 5.

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Abstract

　走行試験装置２のベルト蛇行防止装置１は、第１制御手段１４、第２制御手段１５、及び第３制御手段を備える。第１制御手段１４は、ベルト６の位置を検出し、ベルト６の検出位置と予め定められた目標位置との差が零となるように、ドラム揺動手段８を制御する。第２制御手段１４は、ドラム揺動手段８により揺動された従動ドラム５の揺動量を検出し、検出された従動ドラム５の揺動量が目標の揺動量となるように、ドラム揺動手段８を制御する。

Description

走行試験装置のベルト蛇行防止装置及びベルト蛇行防止方法
　本発明は、走行試験装置のベルト蛇行防止装置及びベルト蛇行防止方法に関するものである。
　タイヤ又は車両などの転動体の走行特性を評価する走行試験装置には金属製のベルトを用いたものが知られている。走行試験装置には従動ドラムと駆動ドラムが設けられており、従動ドラムと駆動ドラムとの間には無端のベルトが架け渡されている。走行試験装置では、ベルトの上側の平坦面は試験路面として構成されており、この試験路面に転動体を接地させてベルトを走行させることで転動体の走行特性が評価される。
　ところで、従動ドラムや駆動ドラムは断面が真円になるように形成されているが、微視的に見ればこれらのドラムは真円ではない。また、２つのドラムを厳密に平行に配備することも難しく、ベルトにも微小な凹凸がある。そのため、２つのドラム間に架け渡されたベルトには蛇行やずれが避けられない。
　そこで、例えば特許文献１～特許文献３には、ベルトの端部位置を検出し、検出されたベルト位置に基づいて従動ドラムを傾動させたりテンションを調整したりして、蛇行を修正する装置が開示されている。
特開２００４-３５９３７９号公報 特開２００５-３５１３０２号公報 特開２００５-３２６６３８号公報
　ところで、ドラム上を回転するベルトの軌道はドラムを傾動等させてもベルトが少なくとも１回転程度しなければ変化しないため、一般にドラムの傾動に用いられるサーボモータや油圧シリンダに比べてベルトの軌道変化は非常に大きい時定数を備えている。それゆえ、特許文献１～特許文献３の装置では従動ドラムを揺動させたとしてもベルトがすぐに目標位置に移動することはなく、次の制御周期に応答遅れの影響が残留して、ベルト位置の制御が十分に行えなくなる虞がある。
　また、ドラムを揺動させた直後のベルトにおいては、ベルトが目標位置に向かう方向とは逆方向に応答する過渡的現象が生じることが過去の知見から知られている。このような過渡的現象が生じると、検出したベルトの位置のずれ量に過渡的現象に起因する余計な変位量が加わり、制御によってかえってベルトの位置が蛇行したり発振したりする虞もある。
　本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ベルトを目標位置に速やかに補正できるようにして、ベルトの蛇行や振動を確実に防止することができる走行試験装置のベルト蛇行防止装置及び蛇行防止方法を提供することを目的とする。
　発明者らは、ドラム揺動手段の時定数に比べてベルトの時定数が非常に大きいのであれば、時定数の小さいドラム揺動手段の応答性をさらに良くすればよいのではないかと考えた。そして、ドラムの揺動量に基づいてドラム揺動手段を制御することで、ベルトが目標位置に速やかに補正できることを知見して、本発明を完成するに至ったのである。
　本発明の第１の態様は、一対のドラムの間に架け渡されたベルトの上に転動体を接地させて当該転動体の走行特性を評価する走行試験装置に設けられて、一方のドラムに対して他方のドラムを揺動させ且つその揺動量に応じてベルトの位置を可変とするドラム揺動手段によりベルトの蛇行を修正する蛇行防止装置であって、前記ベルトの位置を検出し、ベルトの検出位置と予め定められた目標位置との差が零となるように、前記ドラム揺動手段を制御する第１制御手段と、前記ドラム揺動手段により揺動された他方のラムの揺動量を検出し、検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるように、前記ドラム揺動手段を制御する第２制御手段と、を備えていることを特徴とする走行試験装置のベルト蛇行防止装置を提供する。
　本発明に係る走行試験装置のベルト蛇行防止装置は、ベルトの検出位置と目標位置に基づいてドラム揺動手段を制御する第１制御手段のみでなく、ドラムの揺動量の検出値と目標とに基づいてドラム揺動手段を制御する第２制御手段を備える。この構成により、時定数の小さいドラム揺動手段の応答性がさらに良好なるので、ベルトを目標位置に速やかに補正でき、ベルトの蛇行や振動を確実に防止することができる。
　具体的には、前記第２制御手段は、他方のドラムの揺動量を検出すると共に、検出された揺動量と目標の揺動量との差を算出し、前記揺動量の差をドラム揺動手段の入力側へフィードバックする。また、前記第１制御手段は、前記ベルトの検出位置と前記目標位置との差分を算出し、前記差分を前記ドラム揺動手段の入力側へフィードバックする。
　発明者らは、ベルトの応答が遅れたり目標位置とは逆方向に応答したりするのであれば、このようなベルトの応答をシミュレートしたベルト応答モデルを設定し、このベルト応答モデルに基づいてベルトのずれ状態を把握すれば正確なベルトの検出位置が得られるのではないかと考えた。そして、ベルト応答モデルにドラムの揺動量を入力することで算出されるベルトの検出位置を用いてドラム揺動手段を制御することでベルトを目標位置に速やかに修正できることを知見した。
　つまり、前記第２制御手段で検出されたドラムの揺動量をベルト応答モデルに入力して得られるベルトの予測位置とベルト位置検出手段により検出されたベルトの実測位置との差分を算出し、前記ドラムの前記揺動量を積分することで得られる積分値を算出し、かつ前記差分と前記積分値に基づいて前記ベルトの検出位置を算出する第３制御手段をさらに備えることが好ましい。
　この構成によれば、第３制御手段がベルト応答モデルに基づいて把握したベルトのずれ状態から正確なベルトの検出位置を求める。そして、第１制御手段は、この正確なベルトの検出位置とベルトの目標位置に基づいてドラム揺動手段を制御する。その結果、ベルトを目標位置により速やかに補正でき、ベルトの蛇行や振動をより確実に防止することができる。
　具体的には、前記ベルト応答モデルは、前記ベルトが目標位置とは逆方向に向かって応答する挙動及び／又はベルトの応答遅れをシミュレートするものである。
　具体的には、前記第１制御手段は、前記ベルトの検出位置と目標位置との差分から前記ドラム揺動手段の目標の揺動量を算出するＰＩＤ制御手段を備える。また、前記揺動量は、他方のドラムの揺動角又は揺動角速度である。
　本発明の第２の態様は、一対のドラムの間に架け渡されたベルトの上に転動体を接地させて当該転動体の走行特性を評価する走行試験装置に設けられていて、一方のドラムに対して他方のドラムを揺動させ且つその揺動量に応じてベルトの位置を可変とするドラム揺動手段を用い、ベルトの蛇行を修正する方法であって、前記ベルトの位置を検出し、ベルトの検出位置と予め定められた目標位置との差が零となるように、前記ドラム揺動手段を制御すると共に、前記ドラム揺動手段により揺動された他方のドラムの揺動量を検出し、検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるように、前記ドラム揺動手段を制御することを特徴とする走行試験装置のベルト蛇行防止方法を提供する。
　前記ドラムの揺動量をベルト応答モデルに入力して求めたベルトの予測位置と実際に検出されたベルトの実測位置との差分を求め、前記ドラムの揺動量の積分値と前記差分とに基づいて前記ベルトの検出位置を求めることが好ましい。
　本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止装置及び蛇行防止方法では、ベルトを目標位置に速やかに補正できるようにして、ベルトの蛇行や振動を確実に防止することができる。
第１実施形態のタイヤ試験機の斜視図である。 蛇行防止装置の信号の流れを示すブロック図である。 制御部の信号の流れを示すブロック図である。 （ａ）は比較例のベルト位置の変位を示す図である。（ｂ）は実施例のベルト位置の変位を示す図である。 第２実施形態のタイヤ試験機の斜視図である。 ベルト蛇行防止装置の信号の流れを示すブロック図である。 制御部での信号の流れを示すブロック図である。 従動ドラムの回転角度に対するベルトのずれ量の変位を示す図である。 （ａ）は実施例のベルト蛇行防止装置を用いて制御した場合のベルトの位置の変化を示す図である。（ｂ）は比較例のベルト蛇行防止装置を用いて制御した場合のベルトの位置の変化を示す図である。 逆応答の挙動に加えてベルト応答の遅れをシミュレートしたベルト応答モデルを用いた制御部での信号の流れを示すブロック図である。
　１　ベルト蛇行防止装置
　２　タイヤ試験機
　３　駆動モータ
　４　駆動ドラム
　５　従動ドラム
　６　ベルト
　７Ｄ　下側の平坦面
　７Ｕ　上側の平坦面
　８　ドラム揺動手段
　９　制御部
　１０　枠部材
　１１　サーボモータ
　１２　揺動軸部
　１３　揺動量検出手段
　１４　第１制御手段
　１５　第２制御手段
　１６　第３制御手段
　１７　ＰＩＤ制御手段
　２１　ベルト位置検出手段
　３１　第１制御部
　３２　第２制御部
　３３　第３制御部
　Ｒ１，Ｒ２　回転軸
　Ｒ３　揺動軸
　Ｔ　タイヤ
　以下、本発明に係る走行試験装置の蛇行防止装置及び蛇行防止方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
（第１実施形態）
　図１は、本実施形態のベルト蛇行防止装置１が設けられたタイヤ試験機２（走行試験装置）を示している。
　タイヤ試験機２は、駆動モータ３に連結されて正逆に回転自在とされた駆動ドラム４と、駆動ドラム４に対して距離をあけて軸心同士が互いに平行となるように設けられる従動ドラム５と、駆動ドラム４と従動ドラム５との間に架け渡された無端の金属板のベルト６とを有している。ベルト６には駆動ドラム４と従動ドラム５との間に上下２つの平坦面７Ｕ、７Ｄが形成され、上側の平坦面７Ｕに形成された路面（試験路面）にタイヤＴ（転動体）が接地している。タイヤ試験機２は、ベルト６上の路面にタイヤＴを接地させてタイヤＴの走行特性を評価できるように構成されている。
　なお、以下の説明において、図１の紙面の上下をタイヤ試験機２の上下とする。また、駆動ドラム４の上側を通って従動ドラム５に向かうベルト６の送り出し方向に向かって左端側をタイヤ試験機２及びベルト蛇行防止装置１を説明する際の左側とし、右端側をタイヤ試験機２及びベルト蛇行防止装置１を説明する際の右側とする。また、図１における駆動ドラム４からのベルト６の送り出し方向を前方向と呼び、前方向の反対の方向を後方向と呼ぶ。
　駆動ドラム４は、ベルト６を巻き回せるように円筒状に形成されている。駆動ドラム４は、左右方向に沿った回転軸Ｒ１周りに回転可能となっており、この回転軸Ｒ１にギアボックス（図示せず）を介して接続された駆動モータ３により正逆双方に切り替え自在に回転駆動できるようになっている。
　従動ドラム５は、駆動ドラム４に対して水平方向に距離をあけて軸心同士が互いに平行となるように配置されている。従動ドラム５は、駆動ドラム４と同様に左右方向に沿った回転軸Ｒ２回りに自由に回転できるように配置されている。
　ベルト６は、無端の金属帯板やクローラなどで形成されており、駆動ドラム４と従動ドラム５との双方に巻き回されている。ベルト６は、外周側を向く表面がアスファルトやコンクリートなどの材料で形成されている。ベルト６は、駆動ドラム４と従動ドラム５との間に上側の平坦面７Ｕと下側の平坦面７Ｄを有している。本実施形態では、上側の平坦面７Ｕに対してさらに上方から試験対象のタイヤＴが接地させられている。なお、ベルト６は、外周側を向く表面が実路面と同様な環境になるように、外周側を向く表面の上に雪、氷、又は水の層を設けても良い。
　図１及び図２に示されるように、本実施形態のベルト蛇行防止装置１は、タイヤ試験機２に設けられた駆動ドラム４と従動ドラム５とのうち、従動ドラム５を駆動ドラム４に対して揺動させることでベルト６の蛇行を修正している。ベルト蛇行防止装置１は、駆動ドラム４に対して従動ドラム５を上下方向に沿った揺動軸Ｒ３回りに揺動させ且つその揺動量に応じてベルト６の位置を可変とするドラム揺動手段８と、このドラム揺動手段８を制御する制御部９と、を備えている。
　ドラム揺動手段８は、従動ドラム５を上下方向に沿った軸（揺動軸）回りに揺動させるものであり、従動ドラム５を両端側から支持する枠部材１０と、枠部材１０を揺動させるサーボモータ１１と、を備えている。
　枠部材１０は、下方に向かって略コの字状に形成されており、その下端側には従動ドラム５が回転自在に取り付けられている。枠部材１０は上方に向かって突出する揺動軸部１２を有しており、この揺動軸部１２の上端に設けられたサーボモータ１１で上下方向を向く揺動軸Ｒ３回りに回動可能となっている。揺動軸部１２の上下方向の中途部には揺動量検出手段１３が設けられており、サーボモータ１１と揺動軸部１２との揺動軸Ｒ３回りの相対回動角度を検出可能となっている。
　制御部９は、コンピュータ又はシーケンサから構成されており、第１制御手段１４と第２制御手段１５とを有している。
　第１制御手段１４は、ベルト６の実際の位置と予め定められた目標の位置との差が零となるように、ドラム揺動手段８を制御する。第１制御手段１４は、ベルト６の実測位置ｙ（ｓ）を検出するベルト位置検出手段２１と、ベルト６の実際の位置と目標の位置とのずれ量を算出する第１制御部３１と、第１制御部３１で検出されたベルト６の実際の位置と目標の位置とのずれ量から目標の揺動量を算出し、算出した目標の揺動量をドラム揺動手段８に出力するＰＩＤ制御手段１７と、を備える。
　ベルト位置検出手段２１は、ベルト６の下側の平坦面８における左端と右端とに、平坦面８から一定の距離をあけてそれぞれ設けられている。ベルト位置検出手段２１は、ベルト６の左右の端部を光の透過で検知する光学センサで構成されており、ベルト６の端部が左右方向にどの程度移動したかを光の透過量の変動で計測している。ベルト位置検出手段２１で検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）は、制御部９の第１制御手段１４に出力される。本実施形態では、ベルト位置検出手段２１は、ベルト６の下側の平坦面７Ｄにおける従動ドラム５に近い位置に取り付けられており、従動ドラム５が揺動した際のベルト６の位置の変化を短時間で検出できるようになっている。
　第１制御部３１には、ベルト位置検出手段２１で検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）とベルト６の目標位置ｒ（ｓ）とが入力されている。ベルト６の目標位置ｒ（ｓ）は、蛇行を起こしていない状態でのベルト６の基準位置であり、予め第１制御部３１に与えられている。第１制御部３１では、検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）からベルト６の目標位置ｒ（ｓ）を引いたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）（ベルトの検出位置と目標位置との差分）が計算される。計算されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）はＰＩＤ制御手段１７に出力される。
　ＰＩＤ制御手段１７は、ベルト６のずれ量ｅ（ｓ）からドラム揺動手段８の目標の揺動量ｕ1（ｓ）を計算している。詳しくは、所定のサンプリング周期にて取り込まれたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）を蓄積し、蓄積されたずれ量ｅ（ｓ）から得られる比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインに基づいてドラム揺動手段８の目標の揺動量ｕ1（ｓ）を計算している。本実施形態では、目標の揺動量ｕ1（ｓ）として揺動角速度が用いられる。サンプリング周期は、ベルト６や従動ドラム５のサイズ、運転条件等で様々に変化するため一概にその範囲を定めることはできないが、１０ｍｓ～２００ｍｓ、好ましくは１０ｍｓ～５０ｍｓとされている。ＰＩＤ制御手段１７で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）は第２制御手段１５に出力される。
　ドラム揺動手段８では、サーボモータ１１によって駆動される枠部材１２を介して従動ドラム５がベルト６のずれを解消する方向に揺動する。ところが、実際には、従動ドラム５を揺動させても従動ドラム５の揺動の影響を受けたベルト６がベルト位置検出手段２１が設けられている位置まで到達し、ベルト位置検出手段２１により従動ドラム５の揺動の影響が評価されるには一定の時間が必要となる。この時間は、ベルト位置検出手段２１とドラム揺動手段８との位置関係によって変化するが、長い場合はベルト６が１回転程度する時間が必要となる。つまり、ベルト６は、一般にドラムの傾動に用いられるサーボモータ１１や油圧シリンダに比べて非常に大きい時定数を備えており、制御周期によっては次の制御周期にこの応答遅れの影響が残留してベルト６位置の制御が十分に行えなくなる虞がある。そこで、本発明のベルト蛇行防止装置１では、上述の第１制御手段１４に加えて、さらに第２制御手段１５を備えている。
　第２制御手段１５は、従動ドラム５の揺動量を検出し、検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるように、ドラム揺動手段８を制御する。第２制御手段１５は、ドラム揺動手段８により揺動された従動ドラム５の実際の揺動量を検出する揺動量検出手段１３と、揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の揺動量が目標の揺動量となるようにドラム揺動手段８を制御する第２制御部３２とを備えている。本実施形態では、揺動量として従動ドラム５の揺動角速度θ’が用いられている。
　揺動量検出手段１３は、揺動軸部１６の上下方向の中途部に設けられている。揺動量検出手段１３は、サーボモータ１１の回転変位量を測定するエンコーダで構成されており、サーボモータ１１の揺動角度から従動ドラム５の実際の揺動角θを検出している。揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の実際の揺動角θは第２制御部３２に出力される。
　第２制御部３２は、揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の実際の揺動角θをフィードバックしてドラム揺動手段８の入力側に入力している。具体的には、第２制御部３２は揺動量検出手段１３から入力された実際の揺動角θから従動ドラム５の揺動角速度θ’を計算する。また、第２制御部３２には、第１制御手段１４で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）が入力されている。そして、第２制御部３２は、揺動角速度ｕ1（ｓ）と揺動角速度θ’とに基づいて揺動角速度ｕ（ｓ）を計算する。第２制御部３２は、計算した揺動角速度ｕ（ｓ）をドラム揺動手段８のサーボモータ１１に出力してベルト６のずれを補正する。
　次に、制御部９で行われる処理、すなわち本実施形態の走行試験装置のベルト蛇行防止方法について説明する。
　本実施形態の走行試験装置のベルト蛇行防止方法は、ドラム揺動手段８を用いて従動ドラム５（他方のドラム）を揺動し、従動ドラム５の揺動角θ（揺動量）を検出し、この揺動角θが目標の揺動量となるようにドラム揺動手段８を制御するものである。
　タイヤ試験機２でタイヤの走行試験を行う際は、まず駆動モータ３を駆動させ、駆動ドラム４を回転させる。駆動ドラム４が回転すると、駆動ドラム４と従動ドラム５との間に架け渡されたベルト６も回転する。そして、ベルト６の上側の平坦面にタイヤＴを接地することで、タイヤの走行試験が行われる。
　このとき、ベルト６はその位置がｒ（ｓ）になるように調整されている。ところが、ベルト６にはタイヤ横力やその他の外乱が加わっており、これらに起因して蛇行やずれが発生する。その結果、ベルト６は目標位置ｒ（ｓ）から実際の位置ｙ（ｓ）にずれる。
　本実施形態のベルト蛇行防止方法では、まずベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）をベルト位置検出手段２１により検出する。検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）は第１制御手段１４の第１制御部３１の入力側にフィードバックされ、第１制御部３１に出力される。第１制御部３１には、ベルト６の目標位置ｒ（ｓ）が初期設定として入力され（予め与えられ）ている。第１制御部３１では、ベルト６の目標位置ｒ（ｓ）に対するベルト位置検出手段２１から入力されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）の差をとり、ベルト６のずれ量ｅ（ｓ）が計算される。計算されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）は、第１制御手段１４のＰＩＤ制御手段１７に出力される。
　ＰＩＤ制御手段１７は、入力されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）に基づいて、ドラム揺動手段８の目標の揺動角速度ｕ1（ｓ）を計算する。ＰＩＤ制御手段１７には、ベルト６のずれ量ｅ（ｓ）の変化の仕方が蓄積されている。ＰＩＤ制御手段１７は、蓄積されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）の変化の仕方に基づいて各ゲイン（比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲイン）を定めており、各ゲインに基づいて揺動角速度ｕ1（ｓ）を計算する。計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）は第２制御手段１５の第２制御部３２に出力される。
　ドラム揺動手段８では、サーボモータ１１によって駆動される枠部材１２を介して従動ドラム５がベルト６のずれを解消する方向に回転する。ところが、サーボモータ１１を所定の揺動角速度で揺動する際の時定数に比べて、ベルト６の走行位置を所定の位置まで移動させる際の時定数は非常に大きい。つまり、従動ドラム５が揺動してもその影響がベルト６全体に及ぶには少なくとも半回転から１回転を必要とする。それゆえ、上述したサンプリング周期ではベルト６の実際の位置がベルト６の目標値に達することは困難である。そこで、本実施形態のベルト６の蛇行防止方法では、従動ドラム５の実際の揺動量（揺動角速度）をドラム揺動手段８の入力側にフィードバックし、従動ドラム５の揺動角速度が目標の揺動角速度となるようにドラム揺動手段８を第２制御手段１５で制御している。
　第２制御手段１５では、以下のように制御が行われる。まず、枠部材１２の揺動軸部１６に設けられたエンコーダ（揺動量検出手段１３）が、サーボモータ１１の回動変位量を計測して第２制御部３２に出力する。第２制御部３２はこの回動変位量から従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を計算する。また、第２制御部３２では、従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を第１制御手段１４の第１制御部３１から入力される揺動角速度ｕ1（ｓ）から引いて、揺動角速度ｕ（ｓ）が計算される。そして、第２制御部３２では、計算で求められた揺動角速度ｕ（ｓ）をドラム揺動手段８に出力している。つまり、第２制御部３２は揺動角速度ｕ（ｓ）で従動ドラム５が揺動するようにドラム揺動手段８を制御する。
　このように第２制御手段１５を用いてドラム揺動手段８を制御すると、ベルト６がドラム揺動手段８のサーボモータ１１と比べて非常に大きい時定数を有することの影響を排除ないし緩和でき、ベルトを目標位置に速やかに補正でき、に起因するベルト６の蛇行や振動を確実に防止できる。
（実験例１）
　次に、第１実施形態に相当する実験例と比較例とを用いて、第１実施形態のベルト蛇行防止装置１及びベルト蛇行防止方法について説明する。
　実施例と比較例とで用いられるタイヤ試験機２は、互いに平行に配置された駆動ドラム４（外径１２０ｍｍφ、ドラム幅２００ｍｍ）と従動ドラム５（外径１２０ｍｍφ、ドラム幅２００ｍｍ）との間に架け渡されたベルト６（ベルト幅１００ｍｍ、ベルト長９７７ｍｍ、ベルト厚０．１ｍｍ）の上側の平坦面７ＵにタイヤＴ（外径１２０ｍｍφ、タイヤ幅５０ｍｍ）が接地する構造となっている。
　蛇行防止装置１は、従動ドラム５を上下方向の軸周りに揺動させるサーボモータ１１を備えており、サーボモータ１１で枠部材１０を介して従動ドラム５を揺動可能となっている。蛇行防止装置１の制御部９にはサンプリング周期１５Ｈｚ（６．７ｍｓ）でベルト６の位置を検出する光透過式のセンサがベルト位置検出手段２０として取り付けられている。
　実験例及び比較例では、効果の差違を明らかにするために、制御開始後から６０ｓ経過するまでのベルト６の位置の変位を計測した。なお、ベルト６位置の計測は、ずれがない状態でベルト６が通過する位置から制御開始時のベルト６の位置を意図的に２ｍｍずらしてから計測を開始した。計測の結果を図４に示す。
　図４（ａ）に示されるように、第２制御手段１５を用いずに第１制御手段１４だけで蛇行を防止した比較例では、制御開始後１５ｓまでは制御開始時のベルト６の位置の影響が残っており、ベルト６の位置の変位も大きくなっている。また、制御開始後１５ｓ以降も±０．３ｍｍ程度の振動が観察され、この振動は消えずに残ったままである。ところが、図４（ｂ）に示すように、第１制御手段１４と第２制御手段１５とを双方用いて蛇行を防止した実験例では、制御開始後５ｓで制御開始時のベルト６の位置の影響が無くなり、ベルト６の蛇行やずれが比較例より短時間で収束している。また、制御開始後１５ｓ以降も±０．１ｍｍ程度の微小な振動は観察されるものの、その振幅は小さくなっており、振動も確実に抑制されている。
　実験例と比較例との比較から、ベルト位置検出手段２０で検出されたベルト６の位置が目標位置となるようにドラム揺動手段９を制御する第１制御手段１４に加えて、ドラム揺動手段９により実際に揺動された従動ドラム５の揺動量が目標の揺動量となるようにドラム揺動手段９を制御する第２制御手段１５を設けることで、ベルト６の位置が速やかに補正され、ベルト６の蛇行や振動が確実に防止されることがわかる。
（第２実施形態）
　図５から図６に示す本発明の第２実施形態において、タイヤ試験機２及びベルト揺動手段８の構成は第１実施形態と同様である。本実施形態は制御部９の構成及び制御部９によって実行される制御が第１実施形態とは異なる。
　制御部９はコンピュータ又はシーケンサから構成されており、第１制御手段１４、第２制御手段１５及び第３制御手段１６を有している。
　第１制御手段１４は、ベルト６の実際の位置と予め定められた目標の位置との差が零となるように、ドラム揺動手段８を制御する。第１制御手段１４は、予め入力された目標位置ｒ（ｓ）からのベルト６の検出位置ｒm（ｓ）のずれ量ｅ（ｓ）（ベルトの検出位置と目標位置との差分）を算出する第１制御部３１と、このずれ量ｅ（ｓ）に基づいてドラム揺動手段８を制御するＰＩＤ制御手段１７と、を備えている。第１制御部３１には、蛇行を起こしていない状態のベルト６の位置が目標位置ｒ（ｓ）として予め与えられており、第３制御手段１６で算出されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）から目標位置ｒ（ｓ）を引いてベルト６のずれ量ｅ（ｓ）が計算される。計算されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）はＰＩＤ制御手段１７に出力される。
　ＰＩＤ制御手段１７は、第１制御部３１から入力されたベルト６のずれ量ｅ（ｓ）に基づいて目標の揺動量ｕ1（ｓ）を計算し、この揺動量ｕ1（ｓ）を第２制御手段１５に出力している。本実施形態では、揺動量ｕ1（ｓ）として揺動角速度を使用している。制御周期は、ベルト６や従動ドラム５のサイズ、運転条件等で様々に変化するため一概にその範囲を定めることはできないが、１０ｍｓ～２００ｍｓ、好ましくは１０ｍｓ～５０ｍｓとされている。
　第２制御手段１５は、ドラム揺動手段８により揺動された従動ドラム５の実際の揺動量を検出する揺動量検出手段１３と、揺動量検出手段１３で検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるようにドラム揺動手段８を制御する第２制御部３２とを備えている。
　揺動量検出手段１３は、サーボモータ１１の揺動角を測定するエンコーダで構成されており、サーボモータ１１の揺動角から従動ドラム５の実際の揺動角θを検出している。揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の実際の揺動角θは第２制御部３２に出力される。第２制御部３２は、揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の実際の揺動角θをフィードバックしてドラム揺動手段８の入力側に入力している。第２制御部３２には、第１制御手段１４の第１制御部３１で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）が入力されており、この揺動角速度ｕ1（ｓ）と揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の揺動角θとに基づいて揺動量、具体的には揺動角速度ｕ（ｓ）を計算している。第２制御部３２では、計算された揺動角速度ｕ（ｓ）をドラム揺動手段８のサーボモータ１１に出力してベルト６のずれを短時間で修正する。
　ドラム揺動手段８では、第１制御部３１で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）及び第２制御部で計算された揺動角速度ｕ（ｓ）に基づいてサーボモータ１１が回転し、従動ドラム５がベルト６のずれ量ｅ（ｓ）を解消する方向に回転する。ところが、実際には、従動ドラム５を揺動させても従動ドラム５の揺動の影響を受けたベルト６が後述するベルト位置検出手段２１が設けられている位置まで到達し、ベルト位置検出手段２１により従動ドラム５の揺動の影響が評価されるには一定の時間が必要となる。この時間は、ベルト位置検出手段２１とドラム揺動手段８との位置関係によって変化するが、長い場合はベルト６が１回転程度する時間が必要となる。つまり、ベルト６は、一般にドラムの傾動に用いられるサーボモータ１１や油圧シリンダに比べて非常に大きい時定数を備えており、制御周期によっては次の制御周期にこの応答遅れの影響が残留してベルト６位置の制御が十分に行えなくなる虞がある。
　また、このベルト６の軌道変化の時定数が経過しても、従動ドラム５の揺動の影響が現れた直後のベルト６においては、ベルト６が整定しようとする方向とは逆方向に応答する過渡的現象が生じることが過去の知見から知られている。このような過渡的現象が生じると、ベルト位置検出手段２１で検出したベルト６の位置のずれ量に逆方向への応答に起因する余計な変位量が加わり、ベルト６位置の制御が十分に行えなくなる虞がある。そこで、本発明のベルト蛇行防止装置１では、上述の第１制御手段１４及び第２制御手段１５に加えて、さらに応答遅れや逆方向への応答が排除されたベルト６の検出位置を算出する第３制御手段１６が備えられている。
　具体的には、第３制御手段１６は、ベルト６の実測位置ｙ（ｓ）を検出するベルト位置検出手段２１と、第２制御手段１５で検出されたドラムの揺動量θをベルト応答モデルに入力してベルト６の予測位置ｙm（ｓ）を求め、このベルト６の予測位置ｙm（ｓ）と実測位置ｙ（ｓ）との差分Δｙ（ｓ）及びドラムの揺動量θを積分することで得られる積分値Σθに基づいてベルト６の検出位置ｒm（ｓ）を算出する第３制御部３３とを備えている。
　ベルト位置検出手段２１は、駆動ドラム４にかけ回されたベルト６の端部の位置を実測できるようになっており、本実施形態では上側の平坦面７Ｕと駆動ドラム４との境界付近のベルト６から上方に一定の距離をあけて設けられている。ベルト位置検出手段２１は、ベルト６に対して赤外線を照射してその反射光を受光することでベルト６の実測位置ｙ（ｓ）を検出できるようになっている。ベルト位置検出手段２１で検出されたベルト６の実測位置ｙ（ｓ）は、制御部９の第３制御部に出力される。
　第３制御部３３には、第２制御手段１５の揺動量検出手段１３で検出された従動ドラム５の揺動角θ及びベルト位置検出手段２１で検出されたベルト６の実測位置ｙ（ｓ）が入力されている。第３制御部３３では、従動ドラム５の揺動量θをベルト応答モデルに入力することでベルト６の予測位置ｙm（ｓ）が求められ、このベルト６の予測位置ｙm（ｓ）と実測位置ｙ（ｓ）とに基づいてベルト６のずれ量Δｙ（ｓ）が算出される。また、第３制御部３３では、入力された従動ドラム６の揺動角θを積分した積分値Σθ（従動ドラム５の傾動角）に予め定められた定数αを積算する。このようにして求められたずれ量Δｙ（ｓ）及び積分値Σθと定数αの積により、ベルト６の過渡的な応答の影響や応答の遅れの影響が排除されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）（＝αΣθ２＋Δｙ（ｓ））が算出される。算出されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）は第１制御部３１に出力され、第１制御手段１４においてこのベルト６の検出位置ｒm（ｓ）に基づいて目標の揺動角速度ｕ1（ｓ）の計算に使用される。
　ベルト応答モデルは、従動ドラム５を揺動させた際に起こる実際のベルト挙動を再現できるものであり、計測されたベルト挙動の実データに基づく離散式モデルや力学モデルで構成される。
　次に、制御部９で行われる処理、すなわち本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止方法について説明する。
　本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止方法は、ドラム揺動手段８を用いて従動ドラム５（他方のドラム）を揺動し、従動ドラム５の揺動角θ（揺動量）を検出し、この揺動角θが目標の揺動量となるようにドラム揺動手段８をまず制御するものである。そして次に、揺動角θをベルト応答モデルに入力してベルト６の予測位置ｙm（ｓ）を求め、予測位置ｙm（ｓ）と実際に検出されたベルト６の実測位置ｙ（ｓ）との差分Δｙ（ｓ）を求め、揺動角θの積分値Σθと差分Δｙ（ｓ）とに基づいてベルト６の検出位置ｒm（ｓ）を求め、ベルト６の検出位置ｒm（ｓ）と予め定められた目標位置ｒ（ｓ）との差がゼロとなるようにドラム揺動手段８を制御するものである。このベルト蛇行防止方法は、具体的には以下の通りに行われる。
　タイヤ試験機２でタイヤＴの走行試験を行う際は、まず駆動モータ３を駆動させ、駆動ドラム４を回転させる。駆動ドラム４が回転すると、駆動ドラム４と従動ドラム５との間に架け渡されたベルト６も回転する。そして、ベルト６の上側の平坦面７ＵにタイヤＴを接地することで、タイヤＴの走行試験が行われる。
　このとき、ベルト６はその位置が目標位置ｒ（ｓ）になるように調整されている。ところが、ベルト６にはタイヤ横力やその他の外乱が加わっており、これらに起因して蛇行やずれが発生する。その結果、実際のベルト６は目標位置ｒ（ｓ）から実測位置ｙ（ｓ）にずれる。
　仮に、第１制御手段１４で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）をドラム揺動手段８には入力し、ドラム揺動手段８においてその揺動量（揺動角速度）がｕ1（ｓ）となるようにサーボモータ１１が作動すると、枠部材１０を介して従動ドラム５がベルト６のずれを解消する方向に回転する。ところが、サーボモータ１１を所定の揺動角速度で揺動する際にもある程度の時定数があり、上述したサンプリング周期では揺動角速度ｕ1（ｓ）となるようにドラム揺動手段８を制御しても、従動ドラム５の実際の揺動角θ（揺動量）が目標値に達することは困難である。そこで、第２制御手段１５では従動ドラム５の実際の揺動角θを揺動量検出手段１３で検出し、検出された揺動角θを第２制御部の入力側にフィードバックして従動ドラム５を揺動角速度ｕ（ｓ）で揺動するようにドラム揺動手段８を制御する。
　このように第２制御手段１５を用いてドラム揺動手段８を制御すると、従動ドラム５を目標の揺動量（揺動角または揺動角速度）まで揺動させて、ドラム揺動手段８の遅れに起因するベルト６の蛇行や振動を防止することができる。しかし、従動ドラム５が目標の揺動量まで揺動したとしても、上述のように従動ドラム５の揺動が伝達されたベルト６には過渡的な応答の影響や応答の遅れの影響が生じるので、ベルト位置検出手段２１で検出されたベルト６の実測位置ｙ（ｓ）をそのまま第１制御手段１４にフィードバックしてドラム揺動手段８を制御すると、ベルト６がオーバーシュートしたり発振したりして十分な制御が行えなくなる。
　そこで、本実施形態のベルト蛇行防止方法では、第２制御手段１５の第２制御部３２に入力される揺動角θを第３制御部３３にも入力し、入力された揺動角θをベルト応答モデルに入力してベルト６の予測位置ｙm（ｓ）を求めている。
　次に、第３制御部３３では、ベルト応答モデルを用いて算出されたベルト６の予測位置ｙm（ｓ）とベルト６の実測位置ｙ（ｓ）との差分Δｙ（ｓ）が計算され、この差分Δｙ（ｓ）がベルト６のずれ量として扱われる。
　また、第３制御部３３では、入力された従動ドラム５の揺動角θを積分することで積分値Σθが得られる。この積分値Σθは、検出時点での従動ドラム５の傾動角を示しており、この積分値Σθ（従動ドラム５の傾動角）に予め定められた定数を積算することでベルト６の過渡的な応答の影響や応答の遅れの影響が排除されたベルト６の位置を算出することが可能となる。
　それゆえ、第３制御部３３では、ベルト応答モデルに基づいて得られる差分Δｙ（ｓ）と積分値Σθと定数αの積として得られるベルト６の位置とを加算することで、ベルト６の過渡的な応答の影響や応答の遅れの影響が排除されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）（＝αΣθ＋Δｙ（ｓ））を求める。このようにして求められたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）は上述した第１制御手段１４に入力され、第１制御部においてこのベルト６の検出位置ｒm（ｓ）と予め定められた目標位置ｒ（ｓ）との差が０となるようにドラム揺動手段８の制御が行われる。
　このようにベルト応答モデルを用いて算出されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）に基づいて従動ドラム５の揺動量を制御することで、目標位置ｒ（ｓ）に安定するまでのオーバーシュートや発振が防止でき、ベルト６を目標位置に速やかに補正してベルト６の蛇行や振動を確実に防止することができる。
（実験例２）
　次に、第２実施形態に相当する実験例と比較例とを用いて、第２実施形態のベルト蛇行防止装置１及びベルト蛇行防止方法について説明する。
　実験例と比較例とで用いられるタイヤ試験機２は、互いに平行に配置された駆動ドラム４（外径１２０ｍｍφ、ドラム幅２００ｍｍ）と従動ドラム５（外径１２０ｍｍφ、ドラム幅２００ｍｍ）との間に架け渡されたベルト６（ベルト幅１００ｍｍ、ベルト長９７７ｍｍ、ベルト厚０．１ｍｍ）の上側の平坦面７ＵにタイヤＴ（外径１２０ｍｍφ、タイヤ幅５０ｍｍ）が接地する構造となっている。
　ベルト蛇行防止装置１は、従動ドラム５を上下方向の軸周りに揺動させるサーボモータ１１を備えており、サーボモータ１１で枠部材１０を介して従動ドラム５を揺動可能となっている。ベルト蛇行防止装置１にはサンプリング周期１５Ｈｚ（６．７ｍｓ）でベルト６の位置を検出する光反射式のセンサＣがベルト位置検出手段２１として取り付けられており、センサ設置位置の比較のために光透過式のセンサが上側の平坦面７ＵにおけるタイヤＴ近傍（センサＡ）と下側の平坦面７Ｄにおける駆動ドラム４近傍（センサＢ）とにそれぞれ設けられている。
　まず、実験例のベルト蛇行防止装置１の第３制御部３３に設けられるベルト応答モデルの算出方法を、逆応答のみを補償するモデルを例に挙げて以降に説明する。図８は、従動ドラム５を予め０．２５°傾斜させた状態でベルト６を回転させた際に、上述の光反射式のセンサ及び光透過式のセンサで検出されるベルト６の実測位置を示したものである。
　図８（ａ）に示されるように、ベルト６を前方向に回転させた場合は、制御初期（従動ドラム５の回転角が０～１４４０ｄｅｇ）の過渡応答期にセンサＡ及びセンサＢで検出されるベルト６の実測位置の変化にプラス方向への変位が観察され、修正しようとするマイナス方向とは逆方向にベルト６が変位することがわかる。また、図８（ｂ）に示されるように、ベルト６を後方向に回転させた場合は、センサＣで検出されるベルト６の実測位置の変化にプラス方向への変位が観察される。このことから、正逆双方にベルト６を回転させる走行試験装置においては、ベルト位置検出手段２１の取り付け位置を変化させても、いずれかの回転方向で修正しようとする方向とは逆方向にベルト６が変位する逆応答が発生することがわかる。
　そこで、実験例では、従動ドラム５の回転角度に対するベルト６のずれ量の変化を、式（１）で示されるＩＩＲ離散式で表現したベルト応答モデルを用いている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　この式（１）で示されるベルト応答モデルを用いて算出されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）をＰＩＤ制御手段１７の微分要素にのみ（図７の微分ゲインに対してのみ）適用すると、ベルト６位置の変化（実施例の結果）は図９（ａ）に示されるようになる。また、ベルト応答モデルを用いずにセンサＢで検出された実測位置ｙ（ｓ）をそのまま用いてドラム揺動手段８を制御した場合のベルト６位置の変化（比較例の結果）は図９（ｂ）に示されるようになる。図５中に丸印で示す部分のベルト６位置の変化で比較すると、比較例の結果に対して実施例の結果はベルト６位置の変化が小さくなっており、ベルト６のオーバーシュートが抑制されたことがわかる。このことから、ベルト応答モデルを用いて算出されたベルト６の検出位置ｒm（ｓ）に基づいてドラム揺動手段８を制御することで、ベルト６のオーバーシュートや発振を確実に防止して、ベルト６を目標位置に速やかに補正してベルト６の蛇行や振動を確実に防止することができることがわかる。
　本実施形態では、ベルト応答モデルとしてベルト６の目標位置とは逆方向への挙動をシミュレートしたものを実施例に挙げて説明を行った。しかし、ベルト応答モデルとしては、例えば図９に示すように逆応答の挙動に加えてベルト応答のむだ時間（遅れ）をシミュレートできるものを用いても良い。また、逆応答の挙動を考慮する必要がない場合は、むだ時間だけを反映したベルト応答モデルを用いることもできる。
　本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
　上記実施形態では、ドラム揺動手段８にサーボモータ１１が用いられていた。しかし、ドラム揺動手段８はサーボモータ１１だけに限定されない。例えば、従動ドラム５の両側に前後方向にアームを設け、このアームを前後方向に油圧シリンダなどで伸縮させて、従動ドラム５を揺動することもできる。その場合、サーボモータ１１の揺動角速度に代えて油圧シリンダの伸縮量を制御すると良い。
　また、上記実施形態では、ドラム揺動手段８は揺動軸部１２回りに従動ドラム５を揺動させる構成となっていた。しかし、従動ドラム５の揺動方向は揺動軸Ｒ３回りに限定されない。例えば、従動ドラム５のいずれかの端部を上下方向に動かすことで、前後方向に沿った軸周りに従動ドラム５を揺動させる構成とすることもできる。
　上記実施形態では、ドラム揺動手段８は駆動ドラム４に対して従動ドラム５を揺動する構成となっていた。しかし、ドラム揺動手段８は従動ドラム５に対して駆動ドラム４を揺動する構成とすることもできる。
　上記実施形態では、第２制御手段１５は、エンコーダで計測された従動ドラム５の揺動角速度をドラム揺動手段８の入力側にフィードバックする構成となっていた。しかし、第２制御手段１５を従動ドラム５の揺動角や揺動角加速度をドラム揺動手段８の入力側にフィードバックする構成とすることもできる。
　上記実施形態では、ベルト位置検出手段２１にベルト６の上側の平坦面７Ｕに設けられる反射型の赤外線センサが用いられていた。しかし、ベルト位置検出手段２１に用いられるセンサは反射型でなくても良いし、や赤外線センサでなくても良い。また、ベルト位置検出手段２１の設置場所はベルト６の端部の位置を検出できる場所であればどこでも良い。例えば、下側の平坦面７Ｄに透過型の光センサを設けてもよく、従動ドラム５の上方に配備することもできる。

Claims (10)

  1. 　一対のドラムの間に架け渡されたベルトの上に転動体を接地させて当該転動体の走行特性を評価する走行試験装置に設けられて、一方のドラムに対して他方のドラムを揺動させ且つその揺動量に応じてベルトの位置を可変とするドラム揺動手段によりベルトの蛇行を修正する蛇行防止装置であって、
    　前記ベルトの位置を検出し、ベルトの検出位置と予め定められた目標位置との差が零となるように、前記ドラム揺動手段を制御する第１制御手段と、
    　前記ドラム揺動手段により揺動された他方のドラムの揺動量を検出し、検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるように、前記ドラム揺動手段を制御する第２制御手段と、
    　を備えていることを特徴とする走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  2. 　前記第２制御手段は、他方のドラムの揺動量を検出すると共に、検出された揺動量と目標の揺動量との差を算出し、前記揺動量の差をドラム揺動手段の入力側へフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  3. 　前記第１制御手段は、前記ベルトの検出位置と前記目標位置との差分を算出し、前記差分を前記ドラム揺動手段の入力側へフィードバックすることを特徴とする請求項２に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  4. 　前記第２制御手段で検出されたドラムの揺動量をベルト応答モデルに入力して得られるベルトの予測位置とベルト位置検出手段により検出されたベルトの実測位置との差分を算出し、前記ドラムの前記揺動量を積分することで得られる積分値を算出し、かつ前記差分と前記積分値に基づいて前記ベルトの検出位置を算出する第３制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  5. 　前記ベルト応答モデルは、前記ベルトが目標位置とは逆方向に向かって応答する挙動及び／又はベルトの応答遅れをシミュレートするものであることを特徴とする請求項４に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  6. 　前記第１制御手段は、前記ベルトの検出位置と目標位置との差分から前記ドラム揺動手段の目標の揺動量を算出するＰＩＤ制御手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  7. 　前記揺動量は、他方のドラムの揺動角又は揺動角速度であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
  8. 　一対のドラムの間に架け渡されたベルトの上に転動体を接地させて当該転動体の走行特性を評価する走行試験装置に設けられていて、一方のドラムに対して他方のドラムを揺動させ且つその揺動量に応じてベルトの位置を可変とするドラム揺動手段を用い、ベルトの蛇行を修正する方法であって、
    　前記ベルトの位置を検出し、ベルトの検出位置と予め定められた目標位置との差が零となるように、前記ドラム揺動手段を制御すると共に、
    　前記ドラム揺動手段により揺動された他方のドラムの揺動量を検出し、検出されたドラムの揺動量が目標の揺動量となるように、前記ドラム揺動手段を制御することを特徴とする走行試験装置のベルト蛇行防止方法。
  9. 　前記ドラムの揺動量をベルト応答モデルに入力して求めたベルトの予測位置と実際に検出されたベルトの実測位置との差分を求め、前記ドラムの揺動量の積分値と前記差分とに基づいて前記ベルトの検出位置を求めることを特徴とする請求項８に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止方法。
  10. 　前記ベルト応答モデルは、前記ベルトが前記目標位置とは逆方向に向かって応答する挙動及び／又は前記ベルトの応答遅れをシミュレートしたものであることを特徴とする請求項９に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止方法。
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