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JPS6226699B2 - - Google Patents
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JPS6226699B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6226699B2
JPS6226699B2 JP56188333A JP18833381A JPS6226699B2 JP S6226699 B2 JPS6226699 B2 JP S6226699B2 JP 56188333 A JP56188333 A JP 56188333A JP 18833381 A JP18833381 A JP 18833381A JP S6226699 B2 JPS6226699 B2 JP S6226699B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
load cell
oscillator
acceleration
output
Prior art date
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Expired
Application number
JP56188333A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5890135A (en
Inventor
Yoriichi Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP18833381A priority Critical patent/JPS5890135A/en
Publication of JPS5890135A publication Critical patent/JPS5890135A/en
Publication of JPS6226699B2 publication Critical patent/JPS6226699B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1478Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving hinged levers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はトルク制御の応答性を改善した動力計
のトルク検出装置に関する。 最近、エンジンの試験や、ベンチおよびシヤシ
ダイナモメータによる加減速試験や、排ガスモー
ド試験に動力計を用いて走行抵抗シミユレーシヨ
ンを実施する場合が多い。この走行抵抗シミユレ
ーシヨンを実施するに際し、走行抵抗(定常走行
抵抗分と加速抵抗分とからなる)のうち加速抵抗
分を与えるには、従来、慣性円板を用いて機械的
な慣性シミユレーシヨンが行なわれていたが、任
意可変とするには慣性円板数が多くなるため、コ
ストダウンやコンパクト化の点から最近では電気
的な慣性シミユレーシヨンを採用する傾向にあ
る。 この電気的な慣性シミユレーシヨンは動力計に
作用する加速度を検出し、この加速度に比例した
トルクを動力計に発生させようとするものであ
る。この場合、動力計はトルク制御モードによつ
て制御される。このための指令信号としては、定
常走行抵抗(ころがり抵抗と空気抵抗を含む抵抗
分)の他、加速抵抗(慣性に作用する抵抗分で、
電気的に補償しようというもの)に相当するトル
クに対応したものとなる。 上記定常走行抵抗の指令信号は、この抵抗が回
転速度の関数となつているので、別に設置された
走行抵抗設定器によつて作られる。この定常走行
抵抗においては回転速度が急変しないため、トル
ク制御の応答速度をそれ程高める必要はない。 これに比べ上記加速抵抗の指令信号において
は、回転速度変化率に比例して与える必要がある
ため、トルク制御の応答速度をきわめて高くしな
ければ、制御精度が低下してしまい電気的な慣性
シミユレーシヨンの目的を達成することができな
くなる。例えば、要求されるトルク制御の応答速
度は現在のところ63%応答において0.1秒といわ
れている。 ところが、このような応答速度は、サイリスタ
等による制御段階においては特に問題とならない
が、従来のトルク検出機構におけるトルク検出段
階で問題がある。 ここで従来のトルク検出装置について若干説明
する。第1図a,bにはトルク検出機構の一例を
示し、第2図には、ブロツク構成を示す。 従来の装置は第1図aに示すように揺動子5が
油圧式の浮揚装置4によつて支持され、揺動子5
に突設されたトルクアーム6の先端がベツト1上
に防振ゴム10を介して固設されたロードセル9
の受アーム8に連結されている。トルクアーム6
と受アーム8の連結構造は第1図bに示すように
トルクアーム6にナイフエツジ7が突設され、受
アーム8側にはナイフエツジ7を遊貫する受け孔
8aが設けられており、ナイフエツジ7がギヤツ
プgを有して受け孔8aに挿入設置されている。
したがつて、揺動子5に発生するトルクはトルク
アーム6、ナイフエツジ7、受け孔8a、受アー
ム8を介してロードセル9に伝達される。またロ
ードセル9の出力は第2図に示す如く、歪増幅器
11および増幅器12を通してトルク指示計11
3に表示される一方、トルク制御出力Aとして取
出される構成である。尚、図中、2は回転軸、3
は回転子、5aは界磁コイル、5bは補極コイル
を示す。 上記ナイフエツジ7は、ロードセル9に曲げモ
ーメントが加わることによりゼロ点変化や感度変
化を起こして精度低下を低下させないよう設けら
れている。また、ナイフエツジ7と受けアーム8
との間のギヤツプgは、揺動子5の軸方向変位お
よび直角方向変位、固定ボルト等の締め具合や動
力計自体の不均等な温度変化などによる曲げモー
メントの発生を防止するために設けられたもので
ある。さらに防振ゴム10は、ロードセル9に加
わる衝撃荷重をやわらげて吸収するために設けら
れたものである。 しかしながら、上記従来の装置はトルク検出機
構において、以下(1)〜(5)に述べる検出送れや外乱
が生ずるためトルク制御のための応答速度の精度
を上げることが困難であつた。 (1) ロードセルの出力を増幅する歪増幅器による
検出遅れ、 (2) 動力計揺動子の慣性による検出遅れ、 (3) 動力計回転子から発生する回転角同期のトル
ク脈動、 (4) 動力計揺動子とロードセルとの結合部分のバ
ツクラツシユにより生ずるトルク検出信号のヒ
ステリシス現象および衝撃トルク信号、 (5) 動力計揺動子の慣性と、ロードセルおよびそ
の支持装置の弾性に基く固有振動の発生による
トルク信号雑音。 以上の中で(1)は歪増幅器の応答改善が可能であ
り、(3)は回転子の加工精度の改善により解決する
ことができるが、他の(2),(4),(5)については解決
することが難しい。 これらの問題が発生する原因として上記(4)にお
いては、ギヤツプが存在するために生ずるもの
で、トルク極性が変化する時に不要な衝撃荷重が
ロードセルに加わることによつて発生し、これが
外乱信号即ち衝撃トルク信号としてロードセルか
らの出力信号に加わるものである。 また(5)は、ギヤツプや防振ゴムを設けたために
揺動子の回転慣性とロードセルおよび防振ゴムに
よる振動系が形成されることに因る。つまり、ト
ルク急変時にトルクアームが振動することにより
不要なトルク信号雑音、即ち振動信号が出力信号
に加わるものである。 さらに(2)はナイフエツジの設置の必要から防振
ゴムも必要となり、この防振ゴムによつて上記振
動系の振動周波数が低下するため、この振動周波
数がトルク制御と共振を起こし制御不能となる場
合がある。そのため、安定したトルク制御を行な
うには、トルク制御の応答速度を遅らせて検出せ
ざるを得ない。これは動力計のトルクを高周波数
帯域まで測定したい場合の阻害の要因でもある。 また従来の装置においてロードセルとしてビー
ム式ロードセルを用いた場合には、ナイフエツジ
なしでもトルク感度を変化せずにトルク測定可能
であるが、ロードセルの剛性が低いために揺動子
慣性との共振がかなり低い周波数で発生する。さ
らに、、ナイフエツジと防振ゴムを除去して誤差
を承知で構成した場合には、ロードセルの弾性に
より振動の周波数が2〜3倍に上昇するが、これ
に伴ない振動振幅が大きくなると共に制動係数が
減少して振動減衰時間が非常に長くなる。また反
対にナイフエツジがある場合には、振動が非線形
振動となるため、振動周波数が低下し、この振動
は実験で求めざるを得ない。 以上の問題点を検討してみると、基本的には揺
動子の慣性が大きいことから、揺動子の振動によ
る回転振動周波数が低下して実用上の障害になる
と考えられる。そのため揺動子を慣性が小さくな
るように設計すればよいが、一般に高速回転に用
いられる動力計では、慣性を小さくすると剛性が
低下しまい、また、この剛性の低下のために新た
に回転子の振動が生じてしまう。さらに揺動子は
磁路の一部を構成するため、大幅な慣性低減は望
めない。 そこで本発明は上記従来の欠点を解決するため
に、揺動子の慣性によつて生ずる振動を検出し係
数処理を行なつた後、ロードセルから得られる出
力信号に逆に加えてロードセルに発生する不要な
信号を打消して検出送れや外乱信号を除去するこ
とにより、応答性を改善したトルク制御出力を得
ることができる動力計のトルク検出装置を提供す
ることを目的とする。 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 ここで本発明の理について説明する。 第3図にトルク検出系の振動モデルを示す。 尚、図中において Fはナイフエツジ部に作用する揺動子発生トル
ク相当の力(N)、 Xはロードセルに実際に加わる力(N)、 Mはナイフエツジ部の揺動子回転慣性に相当す
る質量(Kg)、 Kはロードセルおよび防振ゴムの合成弾性率
(m/N)、 Cは制動係数(N/m/s)である。 この場合、MおよびFは、 M=J/L2 (Kg) F=T/L (N) の関係で表わされる。ここでJは揺動子の回転
慣性(Kg・m2)、Lは揺動子中心からロードセル
着力点までの距離(m)、Tは揺動子発生トルク
(N・m)である。 実際には、ロードセルには揺動子の反動作用に
基づくトルク信号の他に、揺動子慣性に基づく揺
動子の振動による加振力が作用する。 この振動はステツプ入力をFとすると次式(1)で
表わされる。 Md/dt+Cdx/dt+Kx=F ……(1) また、ステツプ入力Fが加えられた時点での、
ロードセル出力Fxは第4図に示すような、立上
りが遅れ脈動する振動波形となつてしまう。この
現象によつて従来においは真の動力計揺動子発生
トルクの波形が測定できず、また動力計のトルク
制御の応答性を改善することもできなかつた。 そこで、ロードセルの出力波形の立上り遅れお
よび脈動を揺動子慣性による加速力を検出して逆
に加えて消去することにより、応答性を改善する
ことが考えられる。 つまり、第3図における入力Fとロードセル出
力Fxの差が、過渡的なトルク検出遅れまたは誤
差信号F′になるが、これは次式(2)の解において
Kx′の初期値をFとした場合の解と等しくなり、
(3)式の如くなる。 Mdx′/dt+Cdx′/dt+Kx′=0……
(2) Kx′=Kx−F′ ……(3) また、制動係数Cは揺動子の揺動機構で主に生
ずるが、Cdx′/dt項は他の項に比べて極めて小
さいため無視することができる。この結果、次式
(4),(5)が成立する。 Mdx′/dt+Kx′≒0 ……(4) Mdx′/dt≒−Kx′=F′ ……(5) したがつて、x′は量として直接観測できない
が、dx′/dt項は加速度検出器によつて誤差信
号F′と して直接観測可能であることが理解できる。尚、
この場合、加速度検出器は細い電線で浮動子上か
ら固定部に亘つて引出すことができるため、これ
による揺動部の揺動抵抗を増大させることがな
い。 本実施例においては誤差信号を直接観測し、こ
れに最適な係数処理行なつてロードセル出力信号
に加えることによつて、ロードセル出力の立上り
遅れおよび脈動を消去しようとするものである。 そこで、第5図、第6図に示すようなトルク検
出装置が考えられるので、まずこれを本発明の実
施例に先立つて説明する。 尚従来例と同一部分には同一番号を附し、重複
する説明は省略する。 第5図は加速度検出器20をトルクアーム6に
取付けた一例を示し、第6図は、この加速度検出
器20を用いたトルク検出装置のブロツク構成を
示したものである。これらの図に示すように、ロ
ードセル9の荷重方向の加速度はトルクアーム6
上に取付けられた加速度検出器20によつて加速
度信号として取出される。つまり、ロードセル9
に加わる誤差信号を加速度信号として取出すもの
である。この加速度信号は加速度信号増幅器21
にて増幅され、係数回路22において揺動子慣性
の速度変化率に対応して加速力を演算して係数が
設定される。この係数回路22から出力される加
速力信号は、他方ロードセル9から歪増幅器11
を通して得られるトルク出力信号に、加算回路2
3において適切な割合で加算される。したがつ
て、この加算回路23において、トルク出力信号
はその立上り遅れや脈動が揺動子慣性による振動
に応じて打消されるため、応答性が改善されたト
ルク制御出力A等として得ることができる。図中
13はトルク指示計である。 なお、上記加算回路23の極性は、第5図中ロ
ードセル9を下方に押す力を正とした時、加速度
が下方に生じた時の加速度信号を正とする。ま
た、上記歪増幅器11は、これに限らず荷重検出
方式に応じて、抵抗線歪計方式、磁歪方式、また
は圧電方式等を用いればよい。このことは加速度
検出器20および加速度信号増幅器21において
も同様である。さらに、上記係数回路22は、そ
の係数が揺動子慣性や、加速度検出器20および
加速度信号増幅器21によつて決定されるが、特
に揺動子慣性については実験によつて求めざるを
得ないため設けられたものである。 しかし、第6図のトルク検出装置だと、一般に
加速度検出器20のゼロ点が温度等によつて変化
するため、トルク検出信号の定常安定性を損う恐
れがある。そこで、本発明では加速力信号の低レ
ベル部分を除去することによりゼロ点変動の影響
を受けないようにした。以下、本発明の実施例に
ついて第7図および第8図を参照しつつ説明す
る。 本実施例におけるトルク検出装置は第6図にお
ける加速度信号増幅器21と係数回路22との間
にフイルタ24と低レベル除去回路25を第7図
の如く順次介設したものである。上記フイルタ2
4は必要とする周波数帯域外の加速度信号が入力
されることを防止するために設けられている。ま
た、低レベル除去回路25は、一般に温度等によ
る加速度検出器20のゼロ点変動が大きくなるた
め、これによつてトルク検出信号の定常安定性を
損うことのないよう第8図に示す特性図の如く或
るレベル以下の入力をカツトするために設けられ
ている。尚、第8図中、aは低レベル除去回路の
特性を、bは加速度信号の特性の一例を示す。し
たがつて、本実施例においては、加速度検出器2
0のゼロ点変動に伴なう出力誤差が改善されるた
め、安定したトルク制御出力Aを得ることができ
る。 次に本発明装置の効果について従来装置と比較
して説明する。 (1) 本装置では応答性能が第1表の如き結果が得
られた。
The present invention relates to a torque detection device for a dynamometer that improves the responsiveness of torque control. Recently, running resistance simulations are often performed using dynamometers for engine tests, acceleration/deceleration tests using bench and chassis dynamometers, and exhaust gas mode tests. When performing this running resistance simulation, mechanical inertia simulation using an inertia disk has conventionally been used to provide the acceleration resistance component of the running resistance (consisting of steady running resistance and acceleration resistance). However, since the number of inertia disks would be large to make it arbitrarily variable, there has recently been a tendency to adopt electrical inertia simulation in order to reduce costs and make it more compact. This electrical inertia simulation detects the acceleration acting on the dynamometer and attempts to cause the dynamometer to generate a torque proportional to this acceleration. In this case, the dynamometer is controlled by the torque control mode. The command signals for this include steady running resistance (resistance including rolling resistance and air resistance), acceleration resistance (resistance that acts on inertia,
This corresponds to the torque that corresponds to the amount of torque that is intended to be compensated for electrically. The steady running resistance command signal is generated by a separately installed running resistance setting device, since this resistance is a function of rotational speed. With this steady running resistance, the rotational speed does not suddenly change, so there is no need to increase the response speed of torque control that much. In comparison, the command signal for the acceleration resistance mentioned above needs to be given in proportion to the rotational speed change rate, so unless the response speed of torque control is made extremely high, control accuracy will decrease and electrical inertia simulation becomes unable to achieve its objectives. For example, the required torque control response speed is currently said to be 0.1 seconds at 63% response. However, although such response speed does not pose a particular problem in the control stage using a thyristor or the like, it poses a problem in the torque detection stage in a conventional torque detection mechanism. Here, a conventional torque detection device will be briefly explained. FIGS. 1a and 1b show an example of a torque detection mechanism, and FIG. 2 shows a block configuration. In the conventional device, as shown in FIG. 1a, an oscillator 5 is supported by a hydraulic flotation device 4.
A load cell 9 has the tip of a torque arm 6 protruding from the top of the bed 1 fixedly mounted on the bed 1 via a vibration isolating rubber 10.
It is connected to the receiving arm 8 of. Torque arm 6
As shown in FIG. 1b, the connection structure between the torque arm 6 and the receiving arm 8 is such that a knife edge 7 is provided protruding from the torque arm 6, and a receiving hole 8a is provided on the receiving arm 8 side to loosely pass through the knife edge 7. is inserted into the receiving hole 8a with a gap g.
Therefore, the torque generated in the rocker 5 is transmitted to the load cell 9 via the torque arm 6, knife edge 7, receiving hole 8a, and receiving arm 8. The output of the load cell 9 is transmitted to a torque indicator 11 through a distortion amplifier 11 and an amplifier 12, as shown in FIG.
3, while it is taken out as the torque control output A. In addition, in the figure, 2 is the rotation axis, 3
5a is a field coil, and 5b is a commutator coil. The knife edge 7 is provided so that a bending moment applied to the load cell 9 will not cause a change in zero point or a change in sensitivity, resulting in a decrease in accuracy. In addition, knife edge 7 and receiving arm 8
The gap g between the oscillator 5 and the dynamometer is provided to prevent bending moments from occurring due to axial and perpendicular displacements of the oscillator 5, the tightness of fixing bolts, etc., and uneven temperature changes in the dynamometer itself. It is something that Furthermore, the vibration isolating rubber 10 is provided to soften and absorb the impact load applied to the load cell 9. However, in the above-mentioned conventional device, it has been difficult to increase the accuracy of the response speed for torque control because detection errors and disturbances described in (1) to (5) below occur in the torque detection mechanism. (1) Detection delay due to the distortion amplifier that amplifies the output of the load cell, (2) Detection delay due to the inertia of the dynamometer oscillator, (3) Rotation angle synchronized torque pulsation generated from the dynamometer rotor, (4) Power Hysteresis phenomenon in the torque detection signal and impact torque signal caused by bumping of the connection between the meter oscillator and the load cell, (5) Generation of natural vibrations based on the inertia of the dynamometer oscillator and the elasticity of the load cell and its support device. Torque signal noise caused by. Among the above, (1) can be solved by improving the response of the distortion amplifier, and (3) can be solved by improving the machining accuracy of the rotor, but the other (2), (4), and (5) is difficult to resolve. In (4) above, these problems occur due to the existence of a gap, which occurs when an unnecessary shock load is applied to the load cell when the torque polarity changes, and this causes a disturbance signal, i.e. This is added to the output signal from the load cell as an impact torque signal. Furthermore, (5) is due to the fact that a vibration system is formed by the rotational inertia of the oscillator, the load cell, and the vibration-proof rubber due to the provision of the gap and the vibration-proof rubber. In other words, when the torque arm vibrates when the torque suddenly changes, unnecessary torque signal noise, that is, a vibration signal is added to the output signal. Furthermore, in (2), vibration isolating rubber is also required due to the need to install a knife edge, and this vibration isolating rubber lowers the vibration frequency of the above vibration system, which causes resonance with torque control and makes control uncontrollable. There are cases. Therefore, in order to perform stable torque control, the response speed of torque control must be delayed for detection. This is also an impediment when it is desired to measure the torque of a dynamometer up to a high frequency band. Furthermore, when a beam type load cell is used as a load cell in a conventional device, it is possible to measure torque without changing the torque sensitivity even without a knife edge, but due to the low rigidity of the load cell, resonance with the oscillator inertia is significant. Occurs at low frequencies. Furthermore, if the knife edge and anti-vibration rubber are removed and the structure is configured with an error in mind, the frequency of vibration will increase by 2 to 3 times due to the elasticity of the load cell, but as a result, the vibration amplitude will increase and the damping will be reduced. The coefficient decreases and the vibration damping time becomes very long. On the other hand, when there is a knife edge, the vibration becomes non-linear vibration, so the vibration frequency decreases, and this vibration must be determined by experiment. Examining the above-mentioned problems, it is considered that since the inertia of the oscillator is basically large, the rotational vibration frequency due to the vibration of the oscillator decreases, which becomes a practical obstacle. Therefore, the oscillator can be designed to have a small inertia, but in dynamometers that are generally used for high-speed rotation, reducing the inertia reduces the rigidity, and this reduction in rigidity also causes a new rotor to be designed. Vibrations will occur. Furthermore, since the oscillator constitutes a part of the magnetic path, a significant reduction in inertia cannot be expected. Therefore, in order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention detects the vibration caused by the inertia of the rocker, performs coefficient processing, and then inversely adds the vibration generated to the load cell to the output signal obtained from the load cell. It is an object of the present invention to provide a torque detection device for a dynamometer that can obtain a torque control output with improved responsiveness by canceling unnecessary signals and removing detection signals and disturbance signals. Embodiments of the present invention will be described in detail below based on the drawings. Here, the principle of the present invention will be explained. Figure 3 shows a vibration model of the torque detection system. In the figure, F is the force (N) equivalent to the oscillator generated torque acting on the knife edge section, X is the force actually applied to the load cell (N), and M is the mass corresponding to the oscillator rotational inertia of the knife edge section. (Kg), K is the composite modulus of elasticity of the load cell and anti-vibration rubber (m/N), and C is the damping coefficient (N/m/s). In this case, M and F are expressed by the following relationship: M=J/L 2 (Kg) F=T/L (N). Here, J is the rotational inertia of the oscillator (Kg·m 2 ), L is the distance from the center of the oscillator to the point of force applied to the load cell (m), and T is the torque generated by the oscillator (N·m). Actually, in addition to the torque signal based on the reaction of the oscillator, an excitation force due to the vibration of the oscillator based on the inertia of the oscillator acts on the load cell. This vibration is expressed by the following equation (1), where F is the step input. Md 2 x 2 /dt 2 +Cdx/dt+Kx=F...(1) Also, at the time when step input F is applied,
The load cell output Fx becomes a pulsating vibration waveform with a delayed rise as shown in FIG. Due to this phenomenon, in the past, it was not possible to measure the true waveform of the torque generated by the dynamometer oscillator, and it was also not possible to improve the responsiveness of the torque control of the dynamometer. Therefore, it is conceivable to improve the response by detecting the acceleration force due to the inertia of the oscillator and inversely applying it to eliminate the rise delay and pulsation of the output waveform of the load cell. In other words, the difference between the input F and the load cell output Fx in Fig. 3 becomes the transient torque detection delay or error signal F', which is determined by
It is equal to the solution when the initial value of Kx′ is F,
(3) becomes as follows. Md 2 x'/dt 2 +Cdx'/dt+Kx'=0...
(2) Kx′=Kx−F′……(3) Also, the damping coefficient C mainly occurs in the rocking mechanism of the rocker, but the Cdx′/dt term is extremely small compared to other terms, so it can be ignored. can do. As a result, the following equation
(4) and (5) hold true. Md 2 x'/dt 2 +Kx'≒0 ...(4) Md 2 x'/dt 2 ≒-Kx'=F' ...(5) Therefore, x' cannot be directly observed as a quantity, but d It can be seen that the two terms 2x '/dt can be directly observed as the error signal F' by the acceleration detector. still,
In this case, since the acceleration detector can be drawn out from above the float to the fixed part using a thin electric wire, the swinging resistance of the swinging part does not increase due to this. In this embodiment, the error signal is directly observed, subjected to optimum coefficient processing, and added to the load cell output signal in order to eliminate the rise delay and pulsation of the load cell output. Therefore, since a torque detecting device as shown in FIGS. 5 and 6 can be considered, this will be explained first prior to the embodiments of the present invention. Note that the same parts as those in the conventional example are given the same numbers, and redundant explanations will be omitted. FIG. 5 shows an example in which the acceleration detector 20 is attached to the torque arm 6, and FIG. 6 shows the block configuration of a torque detection device using this acceleration detector 20. As shown in these figures, the acceleration of the load cell 9 in the load direction is caused by the torque arm 6
The acceleration detector 20 mounted above extracts the acceleration signal as an acceleration signal. In other words, load cell 9
The error signal added to the acceleration signal is extracted as an acceleration signal. This acceleration signal is sent to the acceleration signal amplifier 21
The acceleration force is amplified in the coefficient circuit 22, and a coefficient is set by calculating the acceleration force in accordance with the speed change rate of the oscillator inertia. The acceleration force signal output from the coefficient circuit 22 is transmitted from the load cell 9 to the strain amplifier 11.
Addition circuit 2 is added to the torque output signal obtained through
3 will be added at an appropriate rate. Therefore, in this adder circuit 23, the delay in the rise and pulsation of the torque output signal are canceled in accordance with the vibrations caused by the inertia of the oscillator, so that a torque control output A etc. with improved responsiveness can be obtained. . 13 in the figure is a torque indicator. The polarity of the addition circuit 23 is such that when the force pushing the load cell 9 downward in FIG. 5 is positive, the acceleration signal when acceleration occurs downward is positive. Furthermore, the strain amplifier 11 is not limited to this, and may use a resistance wire strain meter method, a magnetostrictive method, a piezoelectric method, or the like depending on the load detection method. This also applies to the acceleration detector 20 and the acceleration signal amplifier 21. Furthermore, the coefficients of the coefficient circuit 22 are determined by the oscillator inertia, the acceleration detector 20, and the acceleration signal amplifier 21, but the oscillator inertia in particular must be determined through experiments. It was established for this purpose. However, in the torque detection device shown in FIG. 6, the zero point of the acceleration detector 20 generally changes depending on temperature and the like, so there is a risk that the steady stability of the torque detection signal may be impaired. Therefore, in the present invention, the low level portion of the acceleration force signal is removed to avoid the influence of zero point fluctuation. Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 7 and 8. The torque detection device in this embodiment is such that a filter 24 and a low level removal circuit 25 are successively interposed between the acceleration signal amplifier 21 and the coefficient circuit 22 in FIG. 6 as shown in FIG. Above filter 2
4 is provided to prevent acceleration signals outside the required frequency band from being input. In addition, since the zero point fluctuation of the acceleration detector 20 due to temperature etc. generally increases, the low level removal circuit 25 has the characteristics shown in FIG. 8 to prevent the steady stability of the torque detection signal from being impaired. As shown in the figure, it is provided to cut inputs below a certain level. In FIG. 8, a indicates the characteristic of the low level removal circuit, and b indicates an example of the characteristic of the acceleration signal. Therefore, in this embodiment, the acceleration detector 2
Since the output error associated with zero point fluctuation is improved, a stable torque control output A can be obtained. Next, the effects of the device of the present invention will be explained in comparison with the conventional device. (1) The response performance of this device was as shown in Table 1.

【表】 (2) 従来装置において、防振ゴムを除去してロー
ドセルを剛体支持して電気的慣性シミユレーシ
ヨンを行なう場合があるが、この場合には揺動
子の共振周波数を10Hzより高くすることが困難
であつた。そのため、トルク制御のステツプ応
答立上り時間を0.1秒以内にすると安定性が損
なわれることとなり、0.15〜0.2秒にせざるを
得なかつた。これに対し本発明装置によれば、
容易にトルク検出の周波数を上げることが可能
となる。 (3) 従来装置においてロードセルを剛体支持して
も、制動係数が相対的に低下する結果、トルク
変化時の揺動子振動の減衰時間が長くなつてし
まう。これに対し本発明装置によれば、減衰時
間を考慮しながら最適な状態に対応することが
できる。 (4) 従来装置においてロードセルを剛体支持する
場合、ナイフエツジ部のギヤツプを極めて小さ
な値に常時保持しておかないと、ロードセルに
過負荷を生じてロードセルを破損する虞れがあ
り、定期的な点検修正が必要である。これに対
し、本発明装置によれば、防振ゴムを用いてロ
ードセルに過負荷が生じないように防振ゴムの
剛性を最適化することができる他、ギヤツプが
或る程度大きくても許容できるため、定期的な
点検修正の頻度が大幅に減少できると共に製作
時の調整作業も短縮できる。 (5) 従来装置においては、ナイフエツジ部が受ア
ームの受け孔の上下どちらにも接触しない間
は、ロードセルの出力はゼロとなる。しかし、
実際にはギヤツプ内をナイフエツジが移動中に
は揺動子に何らかの力が発生しているため、そ
の移動時間中では非線形の検出遅れを生じこれ
によつて非線形共振を発生することが多い。例
えば、電気的慣性シミユレーシヨンシステムに
おける惰行運転時には動力計の出力はほとんど
ゼロとなり、ナイフエツジ部も遊んだ状態であ
る。これに対し本発明装置によれば、揺動子の
移動加速度を検出して、これをロードセル出力
に加算する構成であるため、ナイフエツジ部が
ギヤツプ内で移動中でも移動加速度に比例した
出力が得られるため、非線形振動を防止するこ
とができる。 (6) また、従来装置においては、ナイフエツジ部
がギヤツプ内の移動を完了して受け孔のどちら
の側に衝突すると、大きい衝撃力がロードセル
に加わつて外乱信号として出力される。これに
対し、本発明装置によれば、揺動子速度がナイ
フエツジの衝突時にロードセルに加わる力に見
合つて減少し、そのとき揺動子速度の減速度に
比例した出力が加速度検出器に出力されて互い
に打消し合うため、衝撃による外乱信号はほと
んど出力されることがなくなる。これにより、
非線形振動の防止や正確なトルク波形を測定す
ることができる。 尚、本発明装置は一般の回転機械における動力
測定用の動力計に限らず、自動車のタイヤ出力を
測定するシヤシダイナモメータに用いられる動力
計等にも適用できることはいうまでもない。
[Table] (2) In conventional equipment, electrical inertia simulation is sometimes performed by removing the vibration isolating rubber and rigidly supporting the load cell. In this case, the resonant frequency of the oscillator must be set higher than 10Hz. was difficult. Therefore, if the step response rise time of torque control is set to within 0.1 seconds, stability will be impaired, and it has been necessary to set it to 0.15 to 0.2 seconds. On the other hand, according to the device of the present invention,
It becomes possible to easily increase the frequency of torque detection. (3) Even if the load cell is rigidly supported in the conventional device, the damping coefficient is relatively lowered, resulting in a longer damping time for the oscillator vibration when the torque changes. On the other hand, according to the device of the present invention, it is possible to cope with the optimum state while considering the decay time. (4) When a load cell is rigidly supported in a conventional device, if the gap at the knife edge is not always kept at an extremely small value, there is a risk of overloading the load cell and damaging it, so regular inspections are required. Correction is required. On the other hand, according to the device of the present invention, the rigidity of the vibration isolating rubber can be optimized so as not to overload the load cell by using the vibration isolating rubber, and even if the gap is large to some extent, it can be tolerated. Therefore, the frequency of periodic inspection and correction can be significantly reduced, and adjustment work during manufacturing can also be shortened. (5) In the conventional device, the output of the load cell is zero as long as the knife edge portion does not come into contact with either the top or bottom of the receiving hole of the receiving arm. but,
In reality, some force is generated on the oscillator while the knife edge is moving within the gap, so a nonlinear detection delay occurs during the movement, which often causes nonlinear resonance. For example, during coasting in an electrical inertia simulation system, the output of the dynamometer is almost zero, and the knife edge is idle. In contrast, according to the device of the present invention, the moving acceleration of the rocker is detected and added to the load cell output, so that an output proportional to the moving acceleration can be obtained even when the knife edge section is moving within the gap. Therefore, nonlinear vibration can be prevented. (6) In the conventional device, when the knife edge portion completes its movement within the gap and collides with either side of the receiving hole, a large impact force is applied to the load cell and output as a disturbance signal. In contrast, according to the device of the present invention, the oscillator speed decreases in proportion to the force applied to the load cell when the knife edge collides, and at that time, an output proportional to the deceleration of the oscillator speed is output to the acceleration detector. and cancel each other out, so that almost no disturbance signal due to impact is output. This results in
It is possible to prevent nonlinear vibrations and measure accurate torque waveforms. It goes without saying that the device of the present invention is applicable not only to dynamometers for measuring power in general rotating machines, but also to dynamometers used in chassis dynamometers for measuring tire output of automobiles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a〜第4図は従来例に係り、第1図aは
動力計を一部断面で示す正面図、第1図bは第1
図a中の―矢視断面図、第2図はトルク検出
装置のブロツク構成図、第3図はトルク検出機構
の振動モデル図、第4図はトルク検出機構にステ
ツプ入力を加えたときのロードセル出力の波形
図、第5図〜第8図は本発明装置に係り、第5図
は動力計を一部断面で示す正面図、第6図は参考
例としてのトルク検出装置のブロツク構成図、第
7図は本発明に係るトルク検出装置のブロツク構
成図、第8図はその低レベル除去回路の特性を示
すグラフである。 図面中、5は揺動子、6はトルクアーム、7は
ナイフエツジ、9はロードセル、10は防振ゴ
ム、11は歪増幅器、12は増幅器、13はトル
ク指示計、20は加速度検出器、21は加速度信
号増幅器、22は係数回路、23は加算回路、2
4はフイルタ、25は低レベル除去回路、Aはト
ルク制御出力等である。
Figures 1a to 4 relate to the conventional example, with Figure 1a being a partially cross-sectional front view of the dynamometer, and Figure 1b being the front view of the dynamometer.
Figure 2 is a block configuration diagram of the torque detection device, Figure 3 is a vibration model diagram of the torque detection mechanism, and Figure 4 is a load cell when a step input is applied to the torque detection mechanism. Output waveform diagrams, FIGS. 5 to 8 relate to the device of the present invention, FIG. 5 is a partially sectional front view of the dynamometer, and FIG. 6 is a block configuration diagram of a torque detection device as a reference example. FIG. 7 is a block diagram of the torque detection device according to the present invention, and FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the low level removal circuit. In the drawing, 5 is an oscillator, 6 is a torque arm, 7 is a knife edge, 9 is a load cell, 10 is a vibration isolator, 11 is a strain amplifier, 12 is an amplifier, 13 is a torque indicator, 20 is an acceleration detector, 21 2 is an acceleration signal amplifier, 22 is a coefficient circuit, 23 is an addition circuit, 2
4 is a filter, 25 is a low level removal circuit, A is a torque control output, etc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ロードセルを用いてトルクを検出する揺動形
動力計のトルク検出装置において、前記動力計の
揺動子に取付けられてロードセル荷重方向の加速
度を検出する加速度検出器と、この加速度検出器
からの出力を増幅すると共に前記揺動子の慣性の
速度変化率に対応した加速力を演算する係数回路
と、この係数回路から出力される加速力の低レベ
ル部分を除去する低レベル除去回路と、この低レ
ベル除去回路から送出される揺動子慣性加速力を
前記ロードセルからのトルク出力に加算する加算
回路とからなることを特徴とする動力計のトルク
検出装置。
1. A torque detection device for an oscillating dynamometer that detects torque using a load cell includes an acceleration detector that is attached to the oscillator of the dynamometer and detects acceleration in the load cell loading direction, and a a coefficient circuit that amplifies the output and calculates an acceleration force corresponding to the speed change rate of the inertia of the oscillator; a low level removal circuit that removes a low level portion of the acceleration force output from the coefficient circuit; A torque detection device for a dynamometer, comprising an addition circuit that adds an oscillator inertial acceleration force sent from a low-level removal circuit to a torque output from the load cell.
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