JPH1183647A - 負荷推定装置 - Google Patents
負荷推定装置Info
- Publication number
- JPH1183647A JPH1183647A JP25748897A JP25748897A JPH1183647A JP H1183647 A JPH1183647 A JP H1183647A JP 25748897 A JP25748897 A JP 25748897A JP 25748897 A JP25748897 A JP 25748897A JP H1183647 A JPH1183647 A JP H1183647A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- acceleration
- measured
- change
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な計算をすることなく、簡単な手続きで
直接使用状態での負荷量を求める。 【解決手段】 回転駆動器１を一定トルクの駆動信号S1
で駆動し、既知の負荷イナーシャ２を取り付けた場合
と、未知の被測定負荷イナーシャ２’を取り付けた場合
で回転角度検出機構４により回転角度S2を計測し、回転
角度信号S3から演算装置５及び信号波形測定器６により
回転角速度信号S4及S4′の変化を測定する。既知及び未
知の負荷イナーシャ２及び２’の回転角度信号S4の変化
を比較して、被測定負荷の負荷量を推定する。
直接使用状態での負荷量を求める。 【解決手段】 回転駆動器１を一定トルクの駆動信号S1
で駆動し、既知の負荷イナーシャ２を取り付けた場合
と、未知の被測定負荷イナーシャ２’を取り付けた場合
で回転角度検出機構４により回転角度S2を計測し、回転
角度信号S3から演算装置５及び信号波形測定器６により
回転角速度信号S4及S4′の変化を測定する。既知及び未
知の負荷イナーシャ２及び２’の回転角度信号S4の変化
を比較して、被測定負荷の負荷量を推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用状況によって
変化する負荷量の値を簡便な操作で検出可能とした負荷
推定装置に関するものである。
変化する負荷量の値を簡便な操作で検出可能とした負荷
推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、外部負荷を取り付ける位置決め装
置などにおいて、精度良くかつ安定して位置決め又は速
度制御を行うためには、トルク定数や負荷の大きさなど
の物理情報が不可欠である。トルク定数は設計上のパラ
メータにより正確な値を知ることが可能であり、使用す
る状況で変化することはないが、負荷量は装置に取り付
ける際の治具などによってその値が変化し易い。一般的
に、この負荷量の値は被測定負荷の形状や材質密度から
計算により求めている。
置などにおいて、精度良くかつ安定して位置決め又は速
度制御を行うためには、トルク定数や負荷の大きさなど
の物理情報が不可欠である。トルク定数は設計上のパラ
メータにより正確な値を知ることが可能であり、使用す
る状況で変化することはないが、負荷量は装置に取り付
ける際の治具などによってその値が変化し易い。一般的
に、この負荷量の値は被測定負荷の形状や材質密度から
計算により求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、複数の材質を使用した負荷や、形状が
複雑な負荷の場合には計算が困難になり、また負荷を装
置に取り付ける際にねじなどを使用した場合には、その
計算値を修正しなければならないという問題がある。
来例においては、複数の材質を使用した負荷や、形状が
複雑な負荷の場合には計算が困難になり、また負荷を装
置に取り付ける際にねじなどを使用した場合には、その
計算値を修正しなければならないという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
固定方法にも拘らず、かつ複雑な計算を必要とせずに、
使用状態での外部負荷の負荷量を求めることができる負
荷推定装置を提供することにある。
固定方法にも拘らず、かつ複雑な計算を必要とせずに、
使用状態での外部負荷の負荷量を求めることができる負
荷推定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る負荷推定装置は、駆動機構と、該駆動機
構の変位量を検出する位置検出機構とから成る負荷推定
装置において、負荷量が既知の負荷を取り付けた場合と
負荷量が未知の被測定負荷を取り付けた場合に、同一条
件で前記駆動機構を駆動し、該駆動機構の変位量を前記
位置検出機構により検出し、前記変位量の変化の差から
前記被測定負荷の値を求めることを特徴とする。
の本発明に係る負荷推定装置は、駆動機構と、該駆動機
構の変位量を検出する位置検出機構とから成る負荷推定
装置において、負荷量が既知の負荷を取り付けた場合と
負荷量が未知の被測定負荷を取り付けた場合に、同一条
件で前記駆動機構を駆動し、該駆動機構の変位量を前記
位置検出機構により検出し、前記変位量の変化の差から
前記被測定負荷の値を求めることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は第１の実施例の負荷推定装置の
構成図を示し、モータ等の回転駆動器１には負荷イナー
シャ２が着脱自在に取り付けられており、回転駆動器１
には駆動手段３の出力が接続されている。負荷イナーシ
ャ２の回転角度を検出する回転角度検出機構４の出力は
演算装置５に接続され、演算装置５の出力は信号波形計
測器６に接続されている。
詳細に説明する。図１は第１の実施例の負荷推定装置の
構成図を示し、モータ等の回転駆動器１には負荷イナー
シャ２が着脱自在に取り付けられており、回転駆動器１
には駆動手段３の出力が接続されている。負荷イナーシ
ャ２の回転角度を検出する回転角度検出機構４の出力は
演算装置５に接続され、演算装置５の出力は信号波形計
測器６に接続されている。
【０００７】負荷量が既知の負荷イナーシャ２を回転駆
動器１に取り付け、駆動手段３から一定の駆動信号S1を
入力して、一定トルクで一定時間、回転駆動器１を駆動
する。このとき、負荷イナーシャ２の回転角度S2を回転
角度検出機構４により検出し、演算装置５へ回転角度信
号S3を出力する。演算装置５はこの回転角度信号S3から
回転角速度を演算し、回転角速度信号S4を信号波形測定
器６に出力する。そして、信号波形測定器６において、
この回転角速度信号S4の加速時の変化率の平均値を演算
する。この回転角速度信号S4の変化は回転角加速度に比
例する。
動器１に取り付け、駆動手段３から一定の駆動信号S1を
入力して、一定トルクで一定時間、回転駆動器１を駆動
する。このとき、負荷イナーシャ２の回転角度S2を回転
角度検出機構４により検出し、演算装置５へ回転角度信
号S3を出力する。演算装置５はこの回転角度信号S3から
回転角速度を演算し、回転角速度信号S4を信号波形測定
器６に出力する。そして、信号波形測定器６において、
この回転角速度信号S4の加速時の変化率の平均値を演算
する。この回転角速度信号S4の変化は回転角加速度に比
例する。
【０００８】次に、負荷量が未知の被測定負荷イナーシ
ャ２’を回転駆動器１に取り付け、上述と同一条件で駆
動した場合の回転角速度信号S4’の変化を、信号波形測
定器６により測定する。既知と未知の負荷イナーシャ
２、２’の回転角速度信号S4、S4’の変化を比較して、
被測定負荷イナーシャ２’の負荷量を推定する。即ち、
未知の負荷イナーシャ２’は回転角速度信号S4’の変化
から次のようにして推定する。
ャ２’を回転駆動器１に取り付け、上述と同一条件で駆
動した場合の回転角速度信号S4’の変化を、信号波形測
定器６により測定する。既知と未知の負荷イナーシャ
２、２’の回転角速度信号S4、S4’の変化を比較して、
被測定負荷イナーシャ２’の負荷量を推定する。即ち、
未知の負荷イナーシャ２’は回転角速度信号S4’の変化
から次のようにして推定する。
【０００９】回転系においては次の関係がある。 トルク＝負荷イナーシャ×回転角加速度 …(1)
【００１０】ここで、回転角加速度は回転角速度の変化
に比例し、トルクが一定であると回転角加速度は負荷イ
ナーシャの大きさに反比例する。
に比例し、トルクが一定であると回転角加速度は負荷イ
ナーシャの大きさに反比例する。
【００１１】図２は信号波形測定器６の出力のグラフ図
を示し、縦軸は角速度で横軸は時間である。既知の負荷
イナーシャ２の負荷量をJaとし、そのときの回転角速度
の変化をＡとすると、回転駆動器１が駆動中は式(1) に
基づいて角加速度は一定なので、所定時間Ｔの速度変化
分Vaから、回転角加速度Ａは次式により求めることがで
きる。 Ａ＝Va／Ｔ …(2)
を示し、縦軸は角速度で横軸は時間である。既知の負荷
イナーシャ２の負荷量をJaとし、そのときの回転角速度
の変化をＡとすると、回転駆動器１が駆動中は式(1) に
基づいて角加速度は一定なので、所定時間Ｔの速度変化
分Vaから、回転角加速度Ａは次式により求めることがで
きる。 Ａ＝Va／Ｔ …(2)
【００１２】また、未知の負荷イナーシャ２’の負荷量
をJbとし、その場合の回転角加速度をＢとすると、Ｂも
Ａと同様の方法で求めることができる。
をJbとし、その場合の回転角加速度をＢとすると、Ｂも
Ａと同様の方法で求めることができる。
【００１３】従って、回転駆動器１自体が有する負荷イ
ナーシャ２”の負荷量をJmとすると、次の関係が成り立
つ。 （Ja＋Jm）×Ａ＝（Jb＋Jm）×Ｂ
ナーシャ２”の負荷量をJmとすると、次の関係が成り立
つ。 （Ja＋Jm）×Ａ＝（Jb＋Jm）×Ｂ
【００１４】これから、未知である負荷イナーシャ２’
の負荷量Jbは、次式により求めることができる。 Jb＝（Ja＋Jm）×（Ａ／Ｂ）−Jm …(3)
の負荷量Jbは、次式により求めることができる。 Jb＝（Ja＋Jm）×（Ａ／Ｂ）−Jm …(3)
【００１５】図３は第２の実施例の信号波形測定器６の
出力のグラフ図を示し、縦軸は角速度で横軸は時間であ
る。Vmは回転駆動器１を静止状態から一定トルクで一定
時間Ｔだけ駆動させたときの最大速度を示し、回転駆動
器１が駆動中は式(1) に基づいて角加速度は一定なの
で、時間Ｔと最大速度Vmから第１の実施例と同様に回転
角加速度Ａは次式で求めることができる。 Ａ＝Vm／Ｔ …(4)
出力のグラフ図を示し、縦軸は角速度で横軸は時間であ
る。Vmは回転駆動器１を静止状態から一定トルクで一定
時間Ｔだけ駆動させたときの最大速度を示し、回転駆動
器１が駆動中は式(1) に基づいて角加速度は一定なの
で、時間Ｔと最大速度Vmから第１の実施例と同様に回転
角加速度Ａは次式で求めることができる。 Ａ＝Vm／Ｔ …(4)
【００１６】また、回転角加速度Ｂも上述と同様にして
求めることができ、これらの回転角加速度Ａ、Ｂから未
知である負荷イナーシャ２’の負荷量Jbを、第１の実施
例と同様に求めることができる。
求めることができ、これらの回転角加速度Ａ、Ｂから未
知である負荷イナーシャ２’の負荷量Jbを、第１の実施
例と同様に求めることができる。
【００１７】図４は第３の実施例の信号波形測定器６の
出力のグラフ図を示し、縦軸は角速度で横軸は時間であ
る。静止摩擦トルクが大きく、回転駆動器１の加速時の
加速度が一定でない場合には、加速終了後の軸受けの摩
擦等によって一定の減速トルクが発生する。従って、減
速時の速度変化に注目し、式(1) から負荷イナーシャ
２’に比例する減速角加速度を求める。即ち、所定時間
Ｔの速度変化分Vaから、未知の負荷イナーシャ２’の負
荷量Jbを第１の実施例と同様にして求めることができ
る。なお、摩擦だけで減速するのではなく、逆方向の駆
動力を加えて減速してもよい。
出力のグラフ図を示し、縦軸は角速度で横軸は時間であ
る。静止摩擦トルクが大きく、回転駆動器１の加速時の
加速度が一定でない場合には、加速終了後の軸受けの摩
擦等によって一定の減速トルクが発生する。従って、減
速時の速度変化に注目し、式(1) から負荷イナーシャ
２’に比例する減速角加速度を求める。即ち、所定時間
Ｔの速度変化分Vaから、未知の負荷イナーシャ２’の負
荷量Jbを第１の実施例と同様にして求めることができ
る。なお、摩擦だけで減速するのではなく、逆方向の駆
動力を加えて減速してもよい。
【００１８】また、第４の実施例として、回転駆動器１
自体の負荷イナーシャ２”の負荷量Jmが不明な場合に
は、既知の２つの負荷イナーシャ２による角加速度A1、
A2を求めて、次式からJmを求めることができる。 （Ja＋Jm）×A1＝（Jb＋Jm）×A2 …(5) Jm＝（Jb×A2−Ja×A1）／（A1−A2） …(6)
自体の負荷イナーシャ２”の負荷量Jmが不明な場合に
は、既知の２つの負荷イナーシャ２による角加速度A1、
A2を求めて、次式からJmを求めることができる。 （Ja＋Jm）×A1＝（Jb＋Jm）×A2 …(5) Jm＝（Jb×A2−Ja×A1）／（A1−A2） …(6)
【００１９】以上の説明は回転駆動系についてである
が、直線駆動系においても同様の方法で測定することが
でき、直線駆動系においては次の関係がある。力＝重量
×加速度
が、直線駆動系においても同様の方法で測定することが
でき、直線駆動系においては次の関係がある。力＝重量
×加速度
【００２０】ここで、加速度は速度の変化に比例し、力
が一定であると加速度は重量に反比例する。既知の重量
を取り付けた場合と、未知の重量を取り付けた場合と
で、一定のトルクで速度変化を測定し、両者の値から未
知の重量を演算する。
が一定であると加速度は重量に反比例する。既知の重量
を取り付けた場合と、未知の重量を取り付けた場合と
で、一定のトルクで速度変化を測定し、両者の値から未
知の重量を演算する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る負荷推
定装置は、既知の負荷を取り付けた場合と未知の被測定
負荷を取り付けた場合で、同一条件で駆動機構を駆動し
たときの位置検出機構の出力の差異から、装置に取り付
けた状態での被測定負荷の負荷量を直接求めることがで
きるので、複雑な計算を必要とせず、簡単な手続きで直
接使用状態での負荷量を知ることができる。
定装置は、既知の負荷を取り付けた場合と未知の被測定
負荷を取り付けた場合で、同一条件で駆動機構を駆動し
たときの位置検出機構の出力の差異から、装置に取り付
けた状態での被測定負荷の負荷量を直接求めることがで
きるので、複雑な計算を必要とせず、簡単な手続きで直
接使用状態での負荷量を知ることができる。
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】信号波形測定器の出力のグラフ図である。
【図３】第２の実施例の信号波形測定器の出力のグラフ
図である。
図である。
【図４】第３の実施例の信号波形測定器の出力のグラフ
図である。
図である。
１ 回転駆動器 ２ 負荷イナーシャ ３ 駆動手段 ４ 回転角度検出機構 ５ 演算装置 ６ 信号波形測定器
Claims (8)
- 【請求項１】 駆動機構と、該駆動機構の変位量を検出
する位置検出機構とから成る負荷推定装置において、負
荷量が既知の負荷を取り付けた場合と負荷量が未知の被
測定負荷を取り付けた場合に、同一条件で前記駆動機構
を駆動し、該駆動機構の変位量を前記位置検出機構によ
り検出し、前記変位量の変化の差から前記被測定負荷の
値を求めることを特徴とする負荷推定装置。 - 【請求項２】 前記駆動機構の駆動方向は回転方向とし
た請求項１に記載の負荷推定装置。 - 【請求項３】 前記駆動機構の駆動方向は直線方向とし
た請求項１に記載の負荷推定装置。 - 【請求項４】 前記駆動機構の加速後の減速方法は自由
運動とした請求項１に記載の負荷推定装置。 - 【請求項５】 前記駆動機構の加速後の減速方法は逆方
向の起電力とした請求項１に記載の負荷推定装置。 - 【請求項６】 前記位置検出機構で検出する変位量の変
化は、加速時の加速度の平均値とした請求項１に記載の
負荷推定装置。 - 【請求項７】 前記位置検出機構で検出する変位量の変
化は、加速終了後の減速する際の加速度の平均値とした
請求項１に記載の負荷推定装置。 - 【請求項８】 前記位置検出機構で検出する変位量の変
化は、加速終了時の最高到達速度とした請求項１に記載
の負荷推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25748897A JPH1183647A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 負荷推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25748897A JPH1183647A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 負荷推定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183647A true JPH1183647A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17306994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25748897A Pending JPH1183647A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 負荷推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183647A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006204059A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Fujitsu Ltd | 走行装置 |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP25748897A patent/JPH1183647A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006204059A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Fujitsu Ltd | 走行装置 |
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