JPH0743252A - 負荷試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 供試回転機の実際の使用時における負荷状態
に対応させるための定速度試験及び定動力試験を高精度
にて実施し得るようにする。 【構成】 油圧作動型のブレーキ、ブレーキ油圧の調圧
手段、及び該調圧手段を制御するサーボアンプを含み、
トルク指令信号Ｅ_s を制動トルクＴ_b に変換する伝達要
素８の入力側に、供試回転機の回転速度信号Ｅ_n とトル
ク指令信号Ｅ_sとの偏差を入力とするＰＩ演算器60と、
基準となる目標トルクを保持するアナログメモリ64と、
両者の出力の偏差を求める加算器65とを備えたトルク指
令変更部６を構成し、このトルク指令変更部６の出力、
具体的には、加算器65の出力信号をサーボアンプに与
え、定速度下での負荷試験を実施する。また一方、トル
ク指令信号Ｅ_s とブレーキが発生する制動トルクＴ_b の
乗算値を入力とするＰＩ演算器61を備え、このＰＩ演算
器61の出力とアナログメモリ64の保持値との偏差信号を
求める加算器65の出力信号をサーボアンプに与え、定動
力下での負荷試験を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機の負荷試験に用
いられる負荷試験装置に関し、更に詳述すれば、供試回
転機に加える負荷トルクの発生手段として油圧作動型の
ブレーキを用いてなる負荷試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧作動型のブレーキを負荷トルクの発
生手段とする負荷試験装置は、例えば本願出願人による
実開平２-21538号及び特開平３-56837号公報等に開示さ
れている。前記ブレーキは、所謂、湿式多板ブレーキで
あり、ハウジングとこれの内部に回動自在に支承された
回転軸とを備え、該回転軸の外側に回転を拘束されて同
軸的に取り付けた多数枚の回転制動板と、前記ハウジン
グの内側に同様に取り付けた多数枚の固定制動板とを、
ハウジング内に封入された油を介して交互に重合させ、
これらを油圧により動作する作動シリンダにより相互に
押し付けて制動トルクを発生する構成となっている。

【０００３】前記負荷試験装置による負荷試験は、以上
の如く構成されたブレーキのハウジングをこれの外側に
突設された所定長さの揺動アームを介して支持し、同じ
く回転軸を供試回転機に連動連結して、前記ブレーキが
発生する制動トルクの反作用により前記揺動アームの支
持部に加わる荷重（制動トルク相当荷重）を検出し、こ
の検出結果のフィードバック信号と外部から与えられる
トルク指令信号とに基づいて前記作動シリンダに送給さ
れるブレーキ油圧を調圧して、該作動シリンダの押し付
けに伴って発生する制動トルクを加減し、前記トルク指
令信号に対応する所望の負荷トルクを前記供試回転機に
負荷せしめて行われる。

【０００４】実開平２-21538号及び特開平３-56837号公
報に開示された負荷試験装置は、前記揺動アームの支持
部に介装され、前記制動トルク相当荷重が一方向に付加
されるスプールを備えた油圧制御弁と、前記スプールを
逆方向に付勢するための制御油圧を発生する電流制御型
の圧力制御弁とを備えており、これらにより前記ブレー
キ油圧の調圧を行う構成となっている。制動トルク相当
荷重のフィードバック信号は、前記トルク指令信号と共
に、前記圧力制御弁の制御動作をなすサーボアンプに与
えられ、該サーボアンプは、前記両信号の偏差、即ち、
ブレーキが実際に発生している制動トルクと目標トルク
との偏差を解消すべく前記圧力制御弁の動作電流を制御
する動作をなす。

【０００５】即ち、油圧制御弁のスプールは、揺動アー
ムを介して一側から作用する制動トルク相当荷重と、圧
力制御弁から送給される制御油圧により他側端面に作用
する押圧荷重とが平衡する位置を保ち、前記ブレーキ
は、トルク指令信号に対応する制動トルクを発生するこ
とになる。またこの状態において、種々の外乱によりブ
レーキが発生する制動トルクが変動した場合、前記スプ
ールは、制動トルク相当荷重の作用方向に変位するが、
このとき、制動トルクのフィードバック信号とトルク指
令信号との間に生じる偏差に応じたサーボアンプの制御
動作により、圧力制御弁から送給される制御油圧が増減
される結果、油圧制御弁のスプールは、前記変位前の平
衡位置に速やかに復帰し、ブレーキは、前記制動トルク
の発生を定常的に継続する。

【０００６】一方、トルク指令信号が変更された場合に
は、変更後のトルク指令信号と現状の制動トルクとの偏
差を解消すべく制御油圧が増減される結果、油圧制御弁
のスプールは新たな平衡位置に変位し、前記ブレーキ
は、変更後のトルク指令信号に対応する制動トルクを発
生し、供試回転機に負荷するようになる。このように、
トルク指令信号を適宜に変更することにより、供試回転
機の定トルク下での負荷試験が行われる。

【０００７】更に、前記特開平３-56837号に開示された
負荷試験装置は、ブレーキの回転軸の一部に、これと共
に回転する供試回転機の回転速度を検出する回転速度検
出器を付設すると共に、前記サーボアンプの入力側にト
ルク指令信号を保持するアナログメモリと、前記回転速
度検出器により検出される供試回転機の回転速度の変化
に応じてトルク指令信号を連続的に変更するトルク指令
変更部とを備え、前述した定トルク下での負荷試験を主
体とし、供試回転機の回転速度を一定に保った状態で行
われる定速度試験、及びブレーキによる吸収動力を一定
に保った状態で行われる定動力試験等、供試回転機の実
稼働時における種々の負荷状態を模擬しての負荷試験が
可能に構成されている。

【０００８】定速度試験及び定動力試験は、サーボアン
プに適宜のトルク指令信号を与えて定トルクの負荷状態
を実現した後、所定のスイッチ操作により、定速度制御
又は定動力制御の実施を選択することによりなされる。
これらの選択がなされた場合、前記アナログメモリが現
状のトルク指令信号を保持し、サーボアンプには、アナ
ログメモリの保持値を前記トルク指令変更部の出力によ
り補正してなるトルク指令信号が与えられるようになっ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開平
３-56837号公報に開示されたトルク指令変更部は、制御
系全体の構成に対応しない不完全なものであり、特に、
ブレーキの作動シリンダに至る油圧配管系における近似
的な一次遅れが考慮されていないことから、前記トルク
指令変更部の出力に基づくサーボアンプの制御動作によ
り定速度試験又は定動力試験を実施した場合、サーボア
ンプの出力である制御信号の変化に対して前記ブレーキ
が発生する制動トルクの応答性が低く、得られる試験結
果の信頼性が低いという実用上の問題があった。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、供試回転機の実稼働時における負荷状態に対応
させるための定速度試験及び定動力試験を高精度にて実
施し得る負荷試験装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
負荷試験装置は、供試回転機に連動連結された油圧作動
型のブレーキと、該ブレーキに供給されるブレーキ油圧
の調圧手段と、前記ブレーキが発生する制動トルクのフ
ィードバック信号と外部から与えられるトルク指令信号
とに基づいて前記調圧手段を制御するサーボアンプと、
前記供試回転機の回転速度の変化に応じて前記トルク指
令信号を加減するトルク指令変更部とを備え、該トルク
指令変更部の出力を前記サーボアンプに与えることによ
り、前記供試回転機の負荷試験を定速度下にて行えるよ
うにした負荷試験装置において、前記トルク指令変更部
は、前記トルク指令信号と前記回転速度の検出信号との
偏差を入力とするＰＩ演算器と、基準となる平均目標ト
ルクを保持するアナログメモリと、これら両者の出力の
偏差を求め、前記サーボアンプに与える加算器とを具備
することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の第２発明に係る負荷試験装
置は、供試回転機に連動連結された油圧作動型のブレー
キと、該ブレーキに供給されるブレーキ油圧の調圧手段
と、外部から与えられるトルク指令信号と前記ブレーキ
が発生する制動トルクのフィードバック信号とに基づい
て前記調圧手段を制御するサーボアンプと、前記制動ト
ルクのフィードバック信号と前記供試回転機の回転速度
の検出信号との乗算値として得られ、前記ブレーキによ
る吸収動力の変化に応じて前記トルク指令信号を加減す
るトルク指令変更部とを備え、該トルク指令変更部の出
力を前記サーボアンプに与えることにより、前記供試回
転機の負荷試験を定動力下にて行えるようにした負荷試
験装置において、前記トルク指令変更部は、前記トルク
指令信号と前記乗算値との偏差を入力とするＰＩ演算器
と、基準となる平均目標トルクを保持するアナログメモ
リと、これら両者の出力の偏差を求め、前記サーボアン
プに出力する加算器とを具備することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明においては、定速度制御における制御量
を、供試回転機の回転速度とトルク指令信号との偏差を
入力とするＰＩ演算値に基づいて決定し、また、定動力
制御における制御量を、供試回転器の回転速度とブレー
キが発生している制動トルクとの乗算値（制動による吸
収動力）とトルク指令信号との偏差を入力とするＰＩ演
算値に基づいて決定する構成により、定速度制御及び定
動力制御における制御系全体の伝達関数が、定トルク制
御時におけるそれと同様の形態、即ち、二次の遅れ系と
なるようにして応答性の改善を図る。

【００１４】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る負荷試験装置の油圧回
路の構成を示す模式図であり、この負荷試験装置は図示
の如く、負荷トルクを発生する油圧作動型のブレーキ
１、該ブレーキ１の制動及び解除動作を行わしめるべ
く、これの内部に構成された作動シリンダ10への送給油
圧（ブレーキ油圧Ｐ_b ）を制御する油圧制御弁２、ブレ
ーキ油圧Ｐ_b の発生源となる油圧ポンプ30、油圧制御弁
２のスプール20に後述の如く付加される制御油圧Ｐ_c の
発生源となる油圧ポンプ31、及び該油圧ポンプ31と油圧
制御弁２との間に介装され、前記制御油圧Ｐ_c の分配を
司る電流制御型の圧力制御弁32を備えてなる。

【００１５】前記ブレーキ１は、供試回転機Ａの出力軸
に連動連結される回転軸11と、この回転軸11を支承し、
内部に油が封入されたハウジング12とを備え、両者に夫
々回転を拘束して取り付けた多数の制動板間に油膜の剪
断抵抗によって制動トルクを発生する湿式多板ブレーキ
である。図２はブレーキ１の内部構造を示す縦断面図で
あり、図３は図２の要部拡大図である。なお、図２の上
半部は制動状態を、図２の下半部及び図３は制動の解除
状態を夫々示している。

【００１６】ブレーキ１のハウジング12は、図示しない
基台上に適長離隔して立設された一対の支承台Ｃ，Ｃ間
に、各別のベアリング 12A,12Bを介して揺動自在に支持
されている。またブレーキ１の回転軸11は、ハウジング
12の内部に一側（図の左側）から挿入され、挿入側、即
ち左側の中途部をハウジング12に嵌着固定されたベアリ
ング 11A,11Bにより、また先端部、即ち右端部を同じく
ハウジング12に嵌着固定されたベアリング 11Cにより夫
々支持され、軸心回りでの回動が可能となっている。

【００１７】ハウジング12は、回転軸11の外側を囲繞す
る内側ハウジング14を備えており、該内側ハウジング14
の内周には、これに回転を拘束されると共に、軸長方向
への移動自在に多数枚の制動板が取り付けてある。また
回転軸11外周の内側ハウジング14による囲繞部分には、
該回転軸11に回転を拘束されると共に、軸長方向への移
動自在に多数枚の制動板が取り付けてあり、これらは、
内側ハウジング14の内周の前記制動板と軸長方向に交互
に重合させてある。

【００１８】ハウジング12の右側端部には、ベアリング
15Aを介して回転継手15が嵌着してあり、内側ハウジン
グ14の内部には、前記回転継手15及びこれに連なる油路
16を介して導入及び導出される油が封入されている。こ
の油路16の左端部は、回転軸11の中心部を貫通する油路
16aを介して、前記ベアリング 11A,11Bの配設位置に連
通させてあり、内側ハウジング14の封入油は、ベアリン
グ 11A,11B、及び高圧用のオイルシール 11Dの潤滑油と
しても使用されるようになっている。

【００１９】ブレーキ１は、回転軸11側及び内側ハウジ
ング14側の制動板が相互に接近せしめられたとき、内側
ハウジング14内部の封入油を介して両者間に生じる油膜
の剪断抵抗により制動トルクを発生し、また相互に離反
せしめられたとき、制動トルクを解除するものであり、
内側ハウジング14の右側には、前記接近を行わしめるべ
く制動板を押圧する複動型の作動シリンダ10が構成され
ている。作動シリンダ10は、２つの油室 10a,10bと、こ
れらの内圧をその両側に受圧するピストン 100とを備え
てなる。

【００２０】図３に示す如く作動シリンダ10は、内側ハ
ウジング14の右側端部に周設した段付環孔（制動板側が
大径に、これより遠い側を小径にしてある）の内部に、
これに対応する段付環状のピストン 100を嵌合してな
る。該ピストン 100の一側の油室 10aは、前記段付環孔
の大径部の右側に、他側の油室 10bは、同じく小径部の
左側に夫々形成され、各別の油路 17a,17bを介してハウ
ジング12の右側外壁の相異なる位置に夫々連通させてあ
り、これらの油室 10a,10bには、油路17a,17b の開口端
に各別の管継手 19a,19bを介して夫々接続された送油管
18a,18bを経て前記ブレーキ油圧Ｐ_b が導入されるよう
になっている。

【００２１】而して前記ピストン 100は、一方の油室 1
0aにブレーキ油圧Ｐ_b が導入されたとき前記制動板を押
圧すべく進出動作し、他方の油室 10bにブレーキ油圧Ｐ
_b が導入されたとき逆に退入動作することになる。前記
制動板の夫々の間には、これらを離反方向に相互に付勢
する皿バネ 101,101…が介装してあり、ピストン 100が
退入動作したとき、各制動板は夫々の間の皿バネ 101,1
01…のばね力により離反し、前記制動の解除が確実に行
われる。

【００２２】以上の如く構成されたブレーキ１のハウジ
ング12の中央には、所定長さの揺動アーム13（図１参
照）が、半径方向外向きに突設されており、該揺動アー
ム13の先端部は、基台上に縦位置に定置された前記油圧
制御弁２のスプール20により支持されている。スプール
20と揺動アーム13の連結部分には、前記ブレーキ１によ
る制動トルクの発生に伴って、揺動アーム13を介してス
プール20に加わる前記制動トルクの相当荷重を検出する
ロードセル41が介装されている。

【００２３】図１に詳細に示すように油圧制御弁２は、
軸長方向に所定間隔にて並ぶ４か所の大径部を備えた円
柱状のスプール20を内蔵しており、最下側の大径部の下
側に第１油室を形成し、また各大径部間に下側から順に
第２，第３及び第４油室を形成し、更に最上側の大径部
の上側に第５油室を形成してなる。前記油圧ポンプ30が
発生するブレーキ油圧Ｐ_b は、ポンプポート23を経て第
３油室に供給され、また前記油圧ポンプ31が発生する油
圧は、圧力制御弁32の制御ポート 32A及び油圧制御弁２
の制御ポート21を経て第１油室に供給され、また圧力制
御弁32の制御ポート 32B及び油圧制御弁２の制御ポート
25を経て第５油室に供給されている。また油圧制御弁２
の第２油室と第４油室とは、各別の還流ポート22，24を
介して、低圧状態に維持された油タンクＴに開放されて
いる。

【００２４】最下部に位置する第１油室と、最上部に位
置する第５油室とには、スプール20を中央側に付勢する
戻しばね2A，2Bが夫々配してあり、これらの油室に圧力
制御弁32を介して供給される制御油圧Ｐ_c に圧力差が存
在せず、またブレーキ１の制動動作の反作用により生じ
るハウジング12の揺動を抑止すべく、揺動アーム13を介
して後述の如く作用する外力（制動トルク相当荷重）が
存在しない場合、前記スプール20は、戻しばね2A，2Bの
ばね荷重により定まる位置（中立位置）にてスプリング
センターを形成し、停止するようになっている。

【００２５】油圧制御弁２には、スプール20が中立位置
にあるとき、第３油室両側の大径部により閉塞される位
置に夫々の開口を有して、一対のブレーキポート 26R,2
6Fが形成してある。而して、前記中立位置からスプール
20が下方（又は上方）へ移動した場合、下側（又は上
側）に位置するブレーキポート 26R（又は 26F）が第３
油室内に開口することになり、ポンプポート23を経て第
３油室内に供給されるブレーキ油圧Ｐ_b は、４ポート３
位置切換式の電磁切換弁33及び各別の送油管 18a,18bを
経て、作動シリンダ10の油室 10a,10bの内の一方に送給
され、ブレーキ１は、制動又は制動解除動作を行う。

【００２６】一方このとき、油圧制御弁２の他方のブレ
ーキポート 26F（又は 26R）は、第４油室（又は第２油
室）内に開口し、還流ポート24（又は還流ポート22）を
介して油タンクＴに開放される。従って、ブレーキ１の
前述した動作により他方の油室 10b,10aから排出される
作動油は、各別の送油管 18b,18a、電磁切換弁33及び油
圧制御弁２を経て油タンクＴに戻り、制動又は制動解除
のためのピストン 100の動作を阻害せず、前記制動及び
制動解除動作は高速度にて生じる。また、油圧制御弁２
とブレーキ１との間の電磁切換弁33は、供試回転機Ａの
出力軸に連結された回転軸11の回転方向の正逆に応じて
ブレーキ油圧Ｐ_b の送給経路を切換えることにより、ブ
レーキロックの発生を防止すべく設けてある。

【００２７】以上の構成により油圧制御弁２のスプール
20には、ブレーキ１の制動動作に応じて制動トルク相当
荷重揺動アーム13を介して作用すると、前記戻しばね2
A，2Bのばね荷重と、圧力制御弁32を介して第１，第５
油室に導入される制御油圧Ｐ_cに対応する制御荷重Ｆ_c
（図４参照）との力バランスに応じて上下方向に移動
し、ブレーキ１は、スプール20の移動に応じて送給され
るブレーキ油圧Ｐ_b により制動又は制動解除動作を行
う。

【００２８】油圧制御弁２のシリンダブロックとスプー
ル20との間には速度検出器42が介装されている。速度検
出器42は、スプール20の移動速度に対応する速度信号を
発生する直線速度変換器であり、該速度検出器42の検出
結果は、前記ロードセル41によるブレーキ１の制動トル
ク相当荷重の検出結果と共に、目標トルクのダンピング
補正のためのフィードバック信号として用いられてい
る。

【００２９】また、ブレーキ１における回転軸11の突出
側に位置する支承台Ｃ上には、図２に示す如く、回転速
度検出器43が固定され、タイミングベルト44を介して回
転軸11の突出部に連結されている。回転速度検出器43と
しては、回転軸11及びこれと共に回転する供試回転機Ａ
の一回転当たり所定数のパルス信号を発するロータリエ
ンコーダが用いられており、このパルス信号は、後述す
る如く供試回転機Ａの回転速度に対応する電圧信号に変
換され、定速度及び定動力制御におけるトルク指令信号
変更のためのフィードバック信号として用いられてい
る。

【００３０】以上の如き構成の負荷試験装置による負荷
試験は、供試回転機Ａの出力軸をブレーキ１の回転軸11
に連結し、また電磁切換弁33の切換え位置を供試回転機
の回転方向に応じて変更する準備作業の後、所望の目標
トルクに対応する制御信号を圧力制御弁32の駆動回路に
与え、該圧力制御弁32への動作電流を変更せしめて行わ
れる。これにより、油圧ポンプ31が発生する油圧は、圧
力制御弁32の動作により定まる配分比を有する制御油圧
Ｐ_c として油圧制御弁２の第１，第５油室に夫々導入さ
れ、両油室間に前記目標トルクに対応する圧力差が生じ
る。

【００３１】例えば、制御油圧Ｐ_c の圧力差が第１油室
から第５油室に向けて生じ、電磁切換弁33が下位置に切
換えられている場合、スプール20は、制御油圧Ｐ_c に対
応する制御荷重Ｆ_c の作用により、戻しばね2Bの付勢に
抗して前記中立位置から上向きに移動し、ブレーキポー
ト 26Fが第３油室内に、ブレーキポート 26Rが第２油室
内に夫々開口する。これにより、油圧ポンプ30から第３
油室に供給されるブレーキ油圧Ｐ_b は、ブレーキポート
26F、電磁切換弁33及び送油管 18aを経て、作動シリン
ダ10の進出側油室 10aに送給される一方、退入側油室 1
0b内部の作動油は、送油管 18b、電磁切換弁33及びブレ
ーキポート 26Rを経て第２油室に還流して油タンクＴに
排出される。この結果、作動ピストン 100が迅速に進出
して、回転軸11側及び内側ハウジング14側の制動板が相
互に押し付けられ、各制動板間の油膜の剪断抵抗により
ブレーキ１は制動トルクを発生し、ハウジング12が回転
軸11の回転方向に回転されんとする。

【００３２】このときブレーキ１が発生する制動トルク
は、揺動アーム13を介して制動トルク相当荷重に変換さ
れ、スプール20に付与されることになり、該スプール20
は、下向きに作用する制動トルク相当荷重と、第１，第
５油室に導入される制御油圧Ｐ_c により上向きに作用す
る制御荷重Ｆ_c と、戻しばね2A，2Bのばね荷重とが平衡
した位置に停止する。この状態においてブレーキ１が発
生する制動トルクが外乱により変動すると、油圧制御弁
２のスプール20も上下に寸動し、これによりブレーキポ
ート 26R,26Fの開口態様が変わり、作動シリンダ10のピ
ストン 100が寸動する結果、ブレーキ１が発生する制動
トルクは、変動前のトルク、即ち、前記目標トルクに自
動復帰する。

【００３３】このようなスプール20の移動は、前記目標
トルクの設定が変更され、油圧制御弁２の第１，第５油
室に導入される制御油圧Ｐ_c が変化した場合にも生じ、
この場合も同様の動作により、ブレーキ１の制動トルク
が変化し、これが変更後の目標トルクに一致した時点に
おいてスプール20が新たな平衡位置に達し、ブレーキ１
は、この平衡位置に応じた制動トルク、即ち、新たに設
定された目標トルクに対応する制動トルクを発生するよ
うになる。

【００３４】以上油流に注目して本発明に係る負荷試験
装置の動作を説明したが、この装置においては、ブレー
キ１が発生する制動トルク相当荷重がロードセル41によ
り、また、この荷重が揺動アーム13を介して付加される
油圧制御弁２のスプール20の移動速度が速度検出器42に
より夫々検出されており、これらの検出結果に基づくフ
ィードバック制御が行われている。また、ブレーキ１に
より制動トルクを加えられつつ回転する供試回転機Ａの
回転速度が回転速度検出器43により検出されており、こ
の検出信号を用いて目標トルクを変更し、定速度及び定
動力下での負荷試験が行われるようになしてある。

【００３５】図４は本発明に係る負荷試験装置の制御系
のブロック図である。基本的な制御機能である定トルク
制御においては、前記目標トルクは、この大きさに対応
する電圧信号（トルク指令信号Ｅ_s ）としてサーボアン
プ５に与えられる。

【００３６】サーボアンプ５にはまた、ロードセル41に
より検出され、制動トルク相当荷重に対応するトルクフ
ィードバック信号Ｅ_b と、速度検出器42により検出さ
れ、スプール20の移動速度に対応する速度フィードバッ
ク信号Ｅ₀ とが夫々与えられており、サーボアンプ５
は、これらの信号を後述の如く処理し、圧力制御弁32に
制御信号を出力する動作をなす。

【００３７】圧力制御弁32の具体的な動作は、サーボア
ンプ５から電気的に与えられる前記制御信号に従って、
一対の制御ポート 32A,32Bの夫々に対応する絞り開度を
変更するものであり、この変更が行われた場合、両制御
ポート 32A,32Bの下流側の制御油圧Ｐ_c に差異が生じ、
この制御油圧Ｐ_c が油圧制御弁２のスプール20に作用す
る。つまりサーボアンプ５が出力する制御信号は、圧力
制御弁32及びこれに連なる油圧配管系を含み、図４に示
す如く、比例感度Ｋ_a を有する比例要素として表される
電荷重変換部34を経て力の次元に変換され、制御荷重Ｆ
_c となってスプール20に作用する。

【００３８】油圧制御弁２は、メカニカル加算点27、慣
性遅れ要素28及び圧力変換部29に置き換えられる。メカ
ニカル加算点27はスプール20に相当するものであり、こ
のメカニカル加算点27においては、電荷重変換部34の出
力である制御荷重Ｆ_c と、戻しばね2A及び2Bのばね荷重
Ｆ₀ と、ブレーキ１のハウジング12から揺動アーム13を
介して付加される制動トルク相当荷重Ｆ_b とが加算され
る。スプール20には、メカニカル加算点27の出力である
前記各荷重の力バランスに応じた変位ｘが、該スプール
20の移動時の抵抗に相当する慣性遅れ要素28を経て生
じ、該変位ｘは、油圧制御弁２からブレーキ１に至る油
圧ホースを含み、ゲインＫ_p を有する一次遅れの伝達関
数を備えた圧力変換部29においてブレーキ油圧Ｐ_b に変
換され、ブレーキ１に送給される。

【００３９】なお、圧力変換部29のゲインＫ_p は、スプ
ール20の変位ｘに対するブレーキ油圧Ｐ_b の変化率を示
す圧力勾配係数であり、以上の如く生じるスプール20の
変位ｘの時間的変化率（移動速度）は、速度検出器42に
より検出され、速度フィードバック信号Ｅ₀ としてサー
ボアンプ５にフィードバックされている。

【００４０】油圧制御弁２において調圧されたブレーキ
油圧Ｐ_b の送給に応じて制動トルクＴ_b を発生するブレ
ーキ１は、図示の如く、油圧力加算点35とトルク変換部
36とに置き換えられる。油圧力加算点35は、ブレーキ１
の作動シリンダ10に相当するものであり、この加算点35
においては、油圧制御弁２から送給されるブレーキ油圧
Ｐ_b と、前記戻しばね 101,101…の付勢力を進出側油室
10aでの受圧面積にて除して得られる等価ピストン戻し
圧力Ｐ_r とが加算され、作動シリンダ10のピストン 100
は、これの受圧面積に両圧力の差（Ｐ_b −Ｐ_r ）を乗じ
た力により制動板を押圧する。

【００４１】この押圧力は、比例感度Ｋ_c を有する比例
要素として表されるトルク変換部36を経て制動トルクＴ
_b に変換される。なお、トルク変換部36の比例感度Ｋ_c
は、前記ピストン 100の押圧力に対する制動トルクＴ_b
の変化率を示すブレーキ定数であり、このブレーキ定数
Ｋ_C は、制動板の有効直径Ｄ_m と枚数Ｚ、各制動板間の
動摩擦係数μ、ピストン 100の受圧面積Ａ等、ブレーキ
１各部の寸法及びハウジング12の内部に封入された油の
粘性に依存する定数である。 Ｔ_b ＝Ｋ_c （Ｐ_b −Ｐ_r ） ∵ Ｋ_c ＝μＺＤ_m Ａ

【００４２】以上の如く生じる制動トルクＴ_b は、揺動
アーム13の長さＬにて除された制動トルク相当荷重Ｆ_b
として、油圧制御弁２のスプール20、即ち、メカニカル
加算点27に付加される。またこの制動トルク相当荷重Ｆ
_b は、揺動アーム13の支持部に介装されたロードセル41
により検出されており、この検出結果は、フィードバッ
クアンプ37を経て制動トルク相当荷重Ｆ_b に対応するト
ルクフィードバック信号Ｅ_b となり、サーボアンプ５に
フィードバックされている。なお、前記フィードバック
アンプ37は、前記トルク指令信号Ｅ_s に対応するレベル
を有するトルクフィードバック信号Ｅ_b を得るべく、ロ
ードセル41の出力を増幅する固定増幅器である。

【００４３】図５は、サーボアンプ５の内部構成を示す
ブロック図である。図示の如くサーボアンプ５は、比例
感度Ｋ_e を有する比例要素70とゲインＫ_d を有する微分
要素71とを一対の加算器72，73間に並設してなるＰＤ演
算部７と、該ＰＤ演算部７に並設されたフィードフォワ
ード回路と、前記ＰＤ演算部７の出力側に構成され、ゲ
インＫ₀ を有する一次進みの伝達関数を備えた直列進み
補償要素54とを備えてなる。

【００４４】ＰＤ演算部７は、圧力制御弁32の制御量を
決定する主要部分であり、サーボアンプ５に入力される
トルク指令信号Ｅ_s は、ＰＤ演算部７の加算器72に与え
られる。加算器72にはまた、ブレーキ１が発生する制動
トルクＴ_b に対応するトルクフィードバック信号Ｅ_b が
フィルタ74を介して与えられており、該加算器72は、両
者の偏差信号（＝Ｅ_s −Ｅ_b ）を比例要素70に出力す
る。該比例要素70に並設された微分要素71には、トルク
フィードバック信号Ｅ_b が直接的に与えられており、両
要素70，71の出力側の加算器73により比例要素70の出力
を微分要素71の出力により減量補正するＰＤ演算が行わ
れる。

【００４５】また、ＰＤ演算部７に並設されたフィード
フォワード回路は、ゲインＫ_f を有する微分要素である
フィードフォワードアンプ50と、これの出力側の非線型
処理部51とを備えてなる。フィードフォワードアンプ50
には、加算器72の前側にて分岐されたトルク指令信号Ｅ
_s が入力されており、該トルク指令信号Ｅ_s の変化率に
対応するフィードフォワードアンプ50の出力は、非線形
処理部51を経てＰＤ演算部７の加算器73に与えられてい
る。非線形処理部51は、図示の如く、絶対値の大きさが
所定の下限値を下回る小入力に対しては出力を発せず、
前記下限値を超える入力に対して比例的に増減する出力
を発する構成となっており、ＰＤ演算部７での演算によ
り決定された圧力制御弁32の制御量は、加算器73に加わ
る前記非線形処理部51の出力により増量補正されるよう
になしてある。

【００４６】一方、サーボアンプ５に入力される速度検
出器42の検出結果、即ち、油圧制御弁２のスプール20の
移動速度に対応する速度フィードバック信号Ｅ₀ は、ゲ
インＫ_V を有する増幅器52により利得調整された後、Ｐ
Ｄ演算部７の出力側の加算器53に与えられている。加算
器53は、圧力制御弁32の制御量に対応するＰＤ演算部７
の出力信号Ｚ₀ と前記速度フィードバック信号Ｅ₀ との
偏差を求め、この偏差信号を前記直列進み補償要素54に
与え、該直列進み補償要素54は、ＰＤ演算部７の出力信
号Ｚ₀ に一次の進みを付与した出力を発し、この出力が
圧力制御弁32に対応する前記電荷重変換部34に与えられ
るようになっている。

【００４７】以上の如くサーボアンプ５においては、圧
力制御弁32の制御量が、ブレーキ１が発生中の制動トル
クＴ_b に対応するトルクフィードバック信号Ｅ_b とトル
ク指令信号Ｅ_s との偏差に基づく比例演算をなす比例要
素70と、前記トルクフィードバック信号Ｅ_b に基づく微
分演算をなす微分要素71とを備えたＰＤ演算部７により
決定され、またこの制御量は、フィードフォワード回路
の出力により増量補正される。

【００４８】而して、トルク指令信号Ｅ_s が変更された
場合、この変更に応じてフィードフォワード回路の出力
は直ちに増大する一方、前記変更に追従してブレーキ１
の制動トルクＴ_b が変化し始める前にはトルクフィード
バック信号Ｅ_b の微分値である微分要素71の出力は小さ
いから、トルク指令信号Ｅ_s の変更初期におけるＰＤ演
算部７の出力は、トルク指令信号Ｅ_s とトルクフィード
バック信号Ｅ_b との偏差に対応する比例要素70の出力を
増量側に補正したものとなる。従って、圧力制御弁32か
ら油圧制御弁２に送給される制御油圧Ｐ_c が急変し、こ
の変化に応じたスプール20の移動により、ブレーキ１に
送給されるブレーキ油圧Ｐ_b が急変することになり、ト
ルク指令信号Ｅ_s に対応する制動トルクＴ_b の実現まで
に要する時間の短縮、即ち、高い応答性が達成される。

【００４９】一方、ブレーキ油圧Ｐ_b の急変に応じてブ
レーキ１の制動トルクＴ_b が変化すると共に、微分要素
71の出力が大きくなり、ＰＤ演算部７の出力は減量補正
される結果、ブレーキ１に送給されるブレーキ油圧Ｐ_b
の変化率は、発生する制動トルクＴ_b が目標トルクに接
近する前に緩やかになり、ダンピングの最適化を達成で
き、また有害なゼロクロスピークの発生を大幅に軽減す
ることができる。

【００５０】更に、サーボアンプ５が出力する制御信号
は、ＰＤ演算部７の出力そのものではなく、直列進み補
償要素54を経ることにより、油圧制御弁２のスプール20
の移動速度に対応する速度フィードバック信号Ｅ₀ に関
連した一次の進みを前記出力に付加した信号となるか
ら、前述した如く、圧力制御弁32と油圧配管系とからな
る圧力変換部29が保有する一次の遅れ成分が吸収され
る。特に、直列進み補償要素54の時定数Ｔ₀ が圧力変換
部29の時定数Ｔに略等しく設定された場合、油圧配管系
の一次遅れは略完全に相殺され、この遅れに起因する応
答性の悪化を解消できる。

【００５１】以上の如き基本的な制御系を備えた本発明
に係る負荷試験装置には、ブレーキ１に連動連結された
供試回転機Ａの負荷試験を定速度下又は定動力下にて行
うべく、前記トルク指令信号Ｅ_s を連続的に変更するト
ルク指令変更部６がサーボアンプ５に並設されている。
図６は、トルク指令変更部６を含む制御系の構成を示す
ブロック図である。なお、図面の煩雑化を防ぐべく、本
図においては、図４に示す基本制御系全体を、伝達関数
Ｇ（＝Ｔ_b ／Ｅ_s ）を有する伝達要素８に置き換えて示
してある。この伝達要素８は、サーボアンプ５に与えら
れるトルク指令信号Ｅ_s を入力とし、ブレーキ１が発生
する制動トルクＴ_b を出力とするものであり、前記伝達
関数Ｇは、次式に示す如く、図４及び図５中の各値を含
む二次の遅れ系となる。

【００５２】

【数１】

【００５３】伝達要素８の出力である制動トルクＴ
_b は、ブレーキ１の回転軸11に連結された供試回転機Ａ
に伝達される。供試回転機Ａは、メカニカル加算点80と
慣性要素81とに置き換えでき、ブレーキ１が発生する制
動トルクＴ_b は、メカニカル加算点80において供試回転
機Ａに加わり、供試回転機Ａの回転速度は、自身の駆動
トルクＴ₀ とブレーキ１の制動トルクＴ_b との差が回転
部分の負荷イナーシャＪ₀を含む慣性要素81を経て決定
され、この回転速度は、ブレーキ１の回転軸11に連結さ
れた回転速度検出器43により検出される。

【００５４】回転速度検出器43は、図示の如く、30／π
なる比例感度を有する単位変換定数44の乗算によって、
Ｎ（ｒｐｍ）単位の速度の次元を有する供試回転機Ａの
回転速度を、これに相当する単位時間当たりのパルス数
を有する回転信号に変換して出力するようになってお
り、回転速度検出器43の出力信号は、変換定数Ｋ_n を有
するＦ／Ｖコンバータ82により電圧信号に変換され、ま
た極性変換器84により逆転時における極性を変換され
て、トルク指令信号Ｅ_s に対応するレベル及び符号を有
する回転速度信号Ｅ_n となり、本発明の特徴たるトルク
指令変更部６に与えられている。

【００５５】トルク指令変更部６は、第１，第２のＰＩ
演算器60，61と、これらの入力側の各別の加算器62，63
と、サーボアンプ５の入力側に介装されたアナログメモ
リ64及び加算器65とを備えてなる。定速度制御において
用いられる第１のＰＩ演算器60は、比例感度Ａ₁ を有す
る比例要素 60aと、ゲインＡ₂ を有する積分要素 60bと
を並設してなり、ＰＩ演算器60の入力側の加算器62で
は、トルク指令信号Ｅ_sが目標回転速度指令信号として
作用し、回転速度信号Ｅ_n との偏差が演算され、ＰＩ演
算器60に与えるようになしてある。

【００５６】一方、定動力制御において用いられる第２
のＰＩ演算器61は、比例感度Ａ₃ を有する比例要素 61a
と、ゲインＡ₄ を有する積分要素 61bとを並設してな
る。該のＰＩ演算器61の入力側の加算器63には、トルク
指令信号Ｅ_s と共に、前記回転速度信号Ｅ_n と前記トル
クフィードバック信号Ｅ_b との乗算を行う乗算器66の出
力が極性変換器67を経て与えられており、加算器63は、
目標吸収動力指令信号として作用するトルク指令信号Ｅ
_s と、前記乗算の結果として得られる乗算器66の出力、
即ち、ブレーキ１の制動による吸収動力との偏差を求
め、ＰＩ演算器61に出力するようになしてある。

【００５７】ＰＩ演算器60，61の出力側は、選択スイッ
チＳＷ₁ を介して前記加算器65に接続してある。選択ス
イッチＳＷ₁ は、図示の如く、Ｔ，Ｎ及びＬの３つの選
択位置を備えており、選択スイッチＳＷ₁ がＮ位置に選
択操作されている場合、第１のＰＩ演算器60の出力が、
同じくＬ位置に選択操作されている場合、第２のＰＩ演
算器61の出力が、前記加算器65に夫々与えられるように
なっている。一方、選択スイッチＳＷ₁ がＴ位置にある
場合、加算器65には、トルク指令信号Ｅ_s が直接的に与
えられる。

【００５８】アナログメモリ64は、これに付随するメモ
リスイッチＳＷ₂ のオンに応じて、その時点におけるト
ルク指令信号Ｅ_s を保持し、この保持値を加算器65に連
続的に出力する動作をなす。メモリスイッチＳＷ₂ は、
前記選択スイッチＳＷ₁ に連動し、該選択スイッチＳＷ
₁ がＮ位置又はＬ位置にある場合にオンし、Ｔ位置にあ
る場合にオフするようになしてある。

【００５９】前述した定トルク制御は、選択スイッチＳ
Ｗ₁ をＴ位置として実施される。このとき、メモリスイ
ッチＳＷ₂ がオフしてアナログメモリ64が非動作状態と
なるから、加算器65においては何らの加算も行われず、
トルク指令信号Ｅ_s は、サーボアンプ５に直接与えら
れ、該サーボアンプ５の前述した動作によりブレーキ１
は、前記トルク指令信号Ｅ_s に対応する制動トルクＴ_b
を連続して発生し、この制動トルクＴ_b 下での負荷特性
が求められる。

【００６０】一方、選択システムＳＷ₁ をＮ位置に選択
操作した場合、これに連動するメモリスイッチＳＷ₂ の
オン動作により、アナログメモリ65が現時点でのトルク
指令信号Ｅ_s を保持し、サーボアンプ５への直接的な入
力を遮断する。また、前記Ｎ位置の選択操作により、第
１のＰＩ演算器60の出力が加算器65に与えられるように
なり、サーボアンプ５への入力は、トルク指令信号
Ｅ_s 、即ち、目標回転速度指令信号と供試回転機Ａの回
転速度信号Ｅ_n との偏差のＰＩ演算値と、アナログメモ
リ65の保持値、即ち、前記切換え時点でのトルク指令信
号Ｅ_s との偏差信号となり、サーボアンプ５がこの偏差
信号に対する制御動作を行う結果、前記切換えの前の回
転速度を維持したままの負荷試験が可能となり、定速度
下での負荷特性が得られる。

【００６１】以上の如く行われる定速度制御は、トルク
指令変更部６に与えられるトルク指令信号Ｅ_s を入力と
し、供試回転機Ａの回転速度Ｅ_n を出力としてなされ、
この場合の制御系全体の伝達関数Ｇ₁ （＝Ｅ_n ／Ｅ_s ）
を導くと、次式に示す如く、定トルク制御時における伝
達関数Ｇと同様の二次の遅れ系に整理できる。なおここ
では、供試回転機Ａの駆動トルクＴ₀ と、アナログメモ
リ64の保持値との時間的変動が零であり、また（１）式
にて示される伝達関数Ｇは、ω₀ が低周波数域であると
いう条件下において比例定数Ｋに置き換え得るという仮
定を行っている。

【００６２】

【数２】

【００６３】以上の如き定速度制御は、供試回転機Ａを
起動し、所望のトルク指令信号Ｅ_sを与えて定トルク状
態を得た後、選択スイッチＳＷ₁ をＮ位置とし、ＰＩ演
算器60における比例要素 60aの比例感度Ａ₁ と積分要素
60bのゲインＡ₂ とを夫々最適調整する手順により実施
される。

【００６４】同様に定動力下での負荷試験は、適宜のト
ルク指令信号Ｅ_s 下での定トルク制御の実施中に、選択
スイッチＳＷ₁ をＬ位置に操作して行われる。この場
合、定速度制御の場合と同様に、選択スイッチＳＷ₁ に
連動するメモリスイッチＳＷ₂のオン動作により、アナ
ログメモリ65が現時点でのトルク指令信号Ｅ_s を保持
し、サーボアンプ５への直接的な入力を遮断すると共
に、第２のＰＩ演算器61の出力が加算器65に与えられ、
サーボアンプ５への入力は、トルク指令信号Ｅ_s 、即
ち、目標吸収動力指令信号とブレーキ１の制動による吸
収動力との偏差のＰＩ演算値と、アナログメモリ65の保
持値、即ち、前記切換え時点でのトルク指令信号Ｅ_s と
の偏差信号となり、サーボアンプ５がこの偏差信号に対
する制御動作を行う結果、前記切換えの前の吸収動力を
維持しての負荷試験が可能となり、定動力下での負荷特
性が得られる。

【００６５】以上の如く行われる定動力制御は、トルク
指令変更部６に与えられるトルク指令信号Ｅ_s を入力と
し、乗算器66の出力に対応するブレーキ１による吸収動
力を最終出力としてなされ、この場合の制御系全体の伝
達関数Ｇ₂ （＝Ｌ／Ｅ_s ）を導くと、定速度制御におけ
るそれと同様に、次式に示す如き二次の遅れ系に整理で
きる。なおここでは、（１）式にて示される伝達関数Ｇ
は、ω₀ が低周波数域であるという条件下において比例
定数Ｋに置き換え得るという仮定を行い、また定動力運
転の状態においては、Ｔ₀ −Ｔ_b ＞０であり、更にＴ₀
≒Ｔ_b であるとの仮定が成り立つことを前提としてい
る。

【００６６】

【数３】

【００６７】なお、定速度制御において使用する第１の
ＰＩ演算器60の出力が正の帰還信号として加算器65に与
えられるのに対し、定動力制御において使用する第２の
ＰＩ演算器61の出力が負の帰還信号としてあるのは、定
速度の維持のためには供試回転機Ａの回転速度の増大に
伴ってブレーキ１の制動トルクＴ_b を増す必要があるの
に対し、定動力の維持のためには、ブレーキ１の吸収動
力の増大に伴って制動トルクＴ_b を減じる必要があるた
めである。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る負荷試験
装置においては、定速度制御におけるサーボアンプへの
入力を、供試回転機の回転速度とトルク指令信号との偏
差に基づくＰＩ演算により、また、定動力制御における
サーボアンプへのサーボアンプへの入力を、ブレーキに
よる吸収動力とトルク指令信号との偏差に基づくＰＩ演
算により夫々決定し、これらの入力信号に基づいてブレ
ーキ油圧の調圧のための制御量を決定する構成により、
定速度制御及び定動力制御における制御系全体の伝達関
数が、定トルク制御時におけるそれと同様に二次の遅れ
系となり、サーボアンプからの制御信号に応じてブレー
キが発生する制動トルクの応答性が高く、供試回転機の
使用時における負荷状態に対応させるための定速度試験
及び定動力試験を高精度にて実施し得るようになる等、
本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る負荷試験装置の油圧回路の構成を
示す模式図である。

【図２】負荷トルクの発生手段である油圧作動型ブレー
キの縦断面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】本発明に係る負荷試験装置の定トルク制御にお
ける制御系の全体構成を示すブロック図である。

【図５】サーボアンプの内部構成を示すブロック図であ
る。

【図６】本発明の特徴たるトルク指令変更部を含む制御
系の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ブレーキ ２ 油圧制御弁 ５ サーボアンプ ６ トルク指令変更部 10 作動シリンダ 10a 油室 10b 油室 11 回転軸 12 ハウジング 13 揺動アーム 32 圧力制御弁 41 ロードセル 42 速度検出器 43 回転速度検出器 60 ＰＩ演算器 61 ＰＩ演算器 64 アナログメモリ 82 Ｆ／Ｖコンバータ 100 ピストン Ａ 供試回転機 Ｅ_s トルク指令信号 Ｅ_b トルクフィードバック信号 Ｅ_n 回転速度信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試回転機に連動連結された油圧作動型
   のブレーキと、該ブレーキに供給されるブレーキ油圧の
   調圧手段と、前記ブレーキが発生する制動トルクのフィ
   ードバック信号と外部から与えられるトルク指令信号と
   に基づいて前記調圧手段を制御するサーボアンプと、前
   記供試回転機の回転速度の変化に応じて前記トルク指令
   信号を加減するトルク指令変更部とを備え、該トルク指
   令変更部の出力を前記サーボアンプに与えることによ
   り、前記供試回転機の負荷試験を定速度下にて行えるよ
   うにした負荷試験装置において、前記トルク指令変更部
   は、前記トルク指令信号と前記回転速度の検出信号との
   偏差を入力とするＰＩ演算器と、基準となる平均目標ト
   ルクを保持するアナログメモリと、これら両者の出力の
   偏差を求め、前記サーボアンプに与える加算器とを具備
   することを特徴とする負荷試験装置。
2. 【請求項２】 供試回転機に連動連結された油圧作動型
   のブレーキと、該ブレーキに供給されるブレーキ油圧の
   調圧手段と、外部から与えられるトルク指令信号と前記
   ブレーキが発生する制動トルクのフィードバック信号と
   に基づいて前記調圧手段を制御するサーボアンプと、前
   記制動トルクのフィードバック信号と前記供試回転機の
   回転速度の検出信号との乗算値として得られ、前記ブレ
   ーキによる吸収動力の変化に応じて前記トルク指令信号
   を加減するトルク指令変更部とを備え、該トルク指令変
   更部の出力を前記サーボアンプに与えることにより、前
   記供試回転機の負荷試験を定動力下にて行えるようにし
   た負荷試験装置において、前記トルク指令変更部は、前
   記トルク指令信号と前記乗算値との偏差を入力とするＰ
   Ｉ演算器と、基準となる平均目標トルクを保持するアナ
   ログメモリと、これら両者の出力の偏差を求め、前記サ
   ーボアンプに出力する加算器とを具備することを特徴と
   する負荷試験装置。