JPH0743253A

JPH0743253A - 負荷試験装置

Info

Publication number: JPH0743253A
Application number: JP5186449A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hashimoto; 洋之橋本
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】回転速度の変化に対して特異な態様にて追従
変化する負荷トルク下での試験を可能とし、舶用機関
等、特殊な負荷形態をなす供試回転機の過渡特性試験に
対処し得るようにする。【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、これの出力側に連動連結された供試回
転機の回転速度の検出により得られる回転速度信号Ｅ_n
のべき算を行うべき算器60を配し、このべき算器60の出
力を正帰還（ポジティブフィードバック）させてサーボ
アンプに与え、回転速度に追従変化する負荷トルク下で
の負荷特性を求める構成において、べき算器60の出力信
号に任意関数発生器61の出力を重畳して、べき算器60に
より表し得ない特殊な態様にて回転速度に追従変化する
出力信号を得て、この出力信号に対する同様の試験が行
えるようにする。

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、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、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、及び回転速度の変化に
追従変化する負荷トルク下で行われる速度追従トルク試
験等、供試回転機の実際の使用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】これらの内、速度追従トルク試験は、供試
回転機の回転速度を検出する回転速度検出器を設けると
共に、該回転速度検出器の検出信号を与えられ、この検
出信号の変化に追従変化する信号を出力する速度追従信
号発生部を設け、該速度追従信号発生部の出力信号をト
ルク指令信号に逐次加えつつサーボアンプに与える構成
により実現している。

【０００９】速度追従信号発生部は、回転速度のｎ乗
（１≦ｎ≦３）に対して比例的に追従する信号を出力す
るようになしてあり、速度追従トルク試験が選択された
場合、前記サーボアンプにおいては、速度追従信号発生
部の出力が加算された入力に対して前述した制御動作が
行われることになり、回転速度に追従変化するトルク下
での供試回転機の負荷特性が連続して得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き速度追従ト
ルク試験は、起動後から定常運転に至るまでの間の過渡
特性を知るために極めて有用なものであり、多くの供試
回転機においては、起動後の負荷トルクは、回転速度又
は回転速度のべき乗に比例して増加し定常運転に至る過
程を辿ることから、前述した構成により所望の特性が得
られる。

【００１１】ところが、供試回転機の種類によっては、
定常運転に至るまでの間の負荷トルクの増加が、前述し
た増加過程に沿わないものがある。例えば、船舶の推進
用スクリューを駆動するための舶用機関においては、起
動時には船舶が略停止状態にあるのに対し、起動後に
は、スクリューの回転に伴って船舶自体が進行するよう
になるため、スクリューとこれにより掻き回される水と
の間の相対関係が起動直後と定常運転前とでは異なる。
従って、舶用機関の負荷トルクは、起動直後には回転速
度の増加に対して急激に増加するが、この増加程度は船
舶の進行と共に緩やかとなり、図７に示す如き過程を辿
って変化する。

【００１２】このような変化過程を辿る舶用機関の過渡
特性は、前述した如く実施される従来の速度追従トルク
試験によっては得ることはできないものであり、従来の
負荷試験装置においては、舶用機関等、特殊な負荷形態
にて用いられる供試回転機の過渡特性の試験に対処でき
ない難点があった。

【００１３】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、回転速度の変化に対して特異な態様にて追従変
化する負荷トルク下での試験を可能とし、舶用機関等、
特殊な負荷形態をなす供試回転機の過渡特性試験に対処
し得る負荷試験装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本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追従変化する信号を出力する速
度追従信号発生部とを備え、該速度追従信号発生部の出
力を前記トルク指令信号に加えて、前記供試回転機の負
荷試験を、回転速度の変化に追従変化する負荷トルク下
にて行えるようにした負荷試験装置において、前記速度
追従信号発生部に付設され、その内部に適宜に設定され
る関数に沿った補正信号を発し、前記速度追従信号発生
部の出力を補正する任意関数発生器を具備することを特
徴とする。

【００１５】

【作用】本発明においては、回転速度又は回転速度のべ
き乗に比例して変化する速度追従信号発生部の出力信号
を任意関数発生器が回転速度に応じて出力する補正信号
により増量又は減量補正し、回転速度の変化に応じて特
殊な形態を有して変化する信号を得て、この信号をトル
ク指令信号に加えてサーボアンプに与え、供試回転機に
加わる制動トルクの制御を行わせる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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、回転速度の変化に追従変化する負
荷トルク下での試験（速度追従トルク試験）が行われる
ようになしてある。

【００３７】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。

【００３８】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とが与えられており、サーボアンプ５は、こ
れらの信号に基づいて圧力制御弁32の制御量を決定し、
該圧力制御弁32に制御信号を出力する動作をなす。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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_mＡ

【００４４】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。

【００４５】サーボアンプ５の内部構成については、本
願出願人による特願平５−115811号に示されており、詳
細な説明は省略するが、サーボアンプ５においては、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
偏差を用いた比例演算値をトルクフィードバック信号Ｅ
_bの微分値により減量補正するＰＤ演算によって圧力制
御弁32の制御量が決定され、また、応答性の改善のた
め、トルク指令信号Ｅ_sの微分により得られるフィード
フォワード信号により前記制御量の増量補正が行われて
いる。更にサーボアンプ５は、これらの出力側に構成さ
れた直列進み補償回路により、前記補正後の制御量と速
度フィードバック信号Ｅ₀との偏差に一次の進みを付与
した制御信号を出力し、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を相殺す
べくなしてある。

【００４６】以上の如き基本制御系を備えた本発明に係
る負荷試験装置には、前記トルク指令信号Ｅ_sを供試回
転機Ａの回転速度の変化に追従変化せしめる動作をなす
速度追従信号発生部６がサーボアンプ５に並設され、供
試回転機Ａの起動後における過渡特性等を知るべく行わ
れる速度追従負荷試験が可能に構成してある。図５は、
速度追従信号発生部６を含む制御系の構成を示すブロッ
ク図である。なお本図においては、図面の煩雑化を防ぐ
べく、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。

【００４７】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。図５に示す如く供試回転機Ａは、メカニ
カル加算点80と慣性要素81とに置き換えることができ、
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に加えられて決定される。

【００４８】供試回転機Ａ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
ている。この回転速度検出器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（回転速度信号
Ｅ_n）に変換されて、本発明の特徴たる速度追従信号発
生部６に与えられている。

【００４９】速度追従信号発生部６は、べき算器60、入
力切換えスイッチＳＷ₄、任意関数発生器61、選択スイ
ッチＳＷ₃、及び極性変換器62と、サーボアンプ５の入
力側に直列に介装された遮断スイッチＳＷ₀及び加算器
65とを備え、前記極性変換器62の出力を切換えスイッチ
ＳＷ₁を介して前記加算器65の入力側に与えてなる。選
択スイッチＳＷ₃は、３つの選択位置（ｎ₁，ｎ₂，ｎ
₃）を備え、外部からの切換え操作が可能なスイッチで
ある。また入力切換えスイッチＳＷ₄は、２つの切換え
位置（ｎ₂，ｎ₃）を備え、選択スイッチＳＷ₃の対応
する選択位置への切換えに応じて自動切換えが行われる
ようになした自動スイッチである。即ち、入力切換えス
イッチＳＷ₄は選択スイッチＳＷ₃に従属する。

【００５０】回転速度信号Ｅ_nは、入力切換えスイッチ
ＳＷ₄の一方の切換え位置ｎ₃とべき算器60とに与えら
れている。べき算器60は、入力信号たる回転速度信号Ｅ
_nのｎ乗（１≦ｎ≦３）に相当する出力信号を発する構
成となっており、この出力信号は、前記入力切換えスイ
ッチＳＷ₄の他方の切換え位置ｎ₂と、選択スイッチＳ
Ｗ₃の選択位置ｎ₁とに与えられている。

【００５１】入力切換えスイッチＳＷ₄と選択スイッチ
ＳＷ₃との間には、本発明の特徴たる任意関数発生器61
が介装されている。これは、内部に任意の関数を設定す
ることができ、入力に対して設定された関数上にて得ら
れる出力を発する公知の制御機器であり、この任意関数
発生器61には、入力切換えスイッチＳＷ₄の切換え位置
に応じて相異なる入力が与えられるようになしてある。
即ち、入力切換えスイッチＳＷ₄の切換え位置がｎ₂で
ある場合にはべき算器60の出力（回転速度信号Ｅ_nのｎ
乗に相当する信号）が与えられ、切換え位置がｎ₃であ
る場合には、回転速度信号Ｅ_nがそのまま与えられる。

【００５２】入力切換えスイッチＳＷ₄の切換えは、前
述の如く、選択スイッチＳＷ₃の操作に連動してなされ
る。従って、選択スイッチＳＷ₃の出力側に接続された
極性変換器63には、前記選択スイッチＳＷ₃の操作位置
に応じて相異なる信号が与えられる。まず、選択スイッ
チＳＷ₃の選択位置がｎ₁にある場合、極性変換器63に
は、べき算器60の出力、即ち回転速度信号Ｅ_nのｎ乗に
相当する信号が与えられ、また選択位置がｎ₂にある場
合、極性変換器63には、回転速度信号Ｅ_nのｎ乗に任意
関数発生器61の出力が重畳された信号が与えられ、更に
選択位置がｎ₃にある場合、極性変換器63への入力は、
回転速度信号Ｅ_nそのもの（１乗）に任意関数発生器61
の出力が重畳された信号となる。

【００５３】極性変換器63は、供試回転機Ａの回転方向
に応じて符号を変換し、また所定の増幅を加える動作を
なし、極性変換器63に前述の如く与えられる各入力は、
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
信号となって取り出され、この出力信号は、切換えスイ
ッチＳＷ₁がオン操作されている場合に前記加算器65に
与えられる。

【００５４】基本的な制御機能である定トルク制御は、
切換えスイッチＳＷ₁をオフし、遮断スイッチＳＷ₀を
オンして行われる。このとき、サーボアンプ５の入力側
の加算器65においては、遮断スイッチＳＷ₀を介してト
ルク指令信号Ｅ_sが与えられる一方、速度追従信号発生
部６からの入力が遮断される結果、サーボアンプ５に
は、外部に設定されたトルク指令信号Ｅ_sが直接的に与
えられるようになり、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。

【００５５】一方、回転速度の変化に追従変化する負荷
トルク下での負荷試験、即ち、速度追従トルク試験は、
切換えスイッチＳＷ₁をオン操作し、遮断スイッチＳＷ
₀をオフ操作して行われる。このとき加算器65において
は、遮断スイッチＳＷ₀のオフによりトルク指令信号Ｅ
_sが遮断されると共に、切換えスイッチＳＷ₁のオンに
より、速度追従信号発生部６の出力が与えられ、サーボ
アンプ５は、速度追従信号発生部６の出力に応じた制御
動作をなす。

【００５６】速度追従信号発生部６の出力は、供試回転
機Ａの回転速度に対応する回転速度信号Ｅ_nのべき乗に
比例した出力であり、切換えスイッチＳＷ₁の切換え
後、サーボアンプ５に与えられるトルク指令信号Ｅ
_sは、回転速度の変化のべき乗（１乗も含む）に追従変
化する信号となり、サーボアンプ５がこの入力に対する
制御動作を行う結果、供試回転機Ａには、回転速度の変
化に追従変化する負荷トルクが連続して負荷されるよう
になり、起動後の過渡特性を知るために重要な供試回転
機Ａの速度追従トルク試験が行われる。

【００５７】ここで、選択スイッチＳＷ₃が選択位置ｎ
₂又はｎ₃にある場合、速度追従信号発生部６の出力
は、回転速度信号Ｅ_nのべき乗、又は回転速度信号Ｅ_n
そのものに任意関数発生器61の出力を重畳した出力とな
る。任意関数発生器61には、外部からの適宜の関数を設
定し得るから、速度追従信号発生部６の出力信号を回転
速度信号Ｅ_nの変化に不規則に追従する信号となし得
る。例えば、任意関数発生器61に図６（ａ）に示す如き
関数を設定し、また図６（ｂ）に示す如く、べき算器60
に回転速度信号Ｅ_nの２乗出力をなす設定が行われてお
り、更に、選択スイッチＳＷ₃を選択位置ｎ₂とした場
合、速度追従信号発生部６の出力信号は、図６の（ａ）
及び（ｂ）を合成して得られる図６（ｃ）に示す如くな
り、舶用機関の過渡特性を知るために必要な負荷トルク
の変化態様（図７参照）に対応するものとなる。

【００５８】このように、速度追従信号発生部６に任意
関数発生器61を付設してなる本発明に係る負荷試験装置
においては、供試回転機Ａの回転速度の変化に不規則に
追従する負荷トルクを加えての負荷試験が可能であり、
前述した舶用機関の場合の如く、種々の供試回転機Ａに
対し、これの実際の使用状態に近い形態での過渡特性を
得ることができるようになる。

【００５９】

【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、回転速度又は回転速度の変化に規則的
に追従変化する速度追従信号発生部の出力を任意関数発
生器の出力により補正し、この信号をサーボアンプに与
えて制御動作を行わせるから、供試回転機に回転速度の
変化に不規則に追従変化する負荷状態を実現でき、種々
の供試回転機の過渡特性を、夫々の実際の使用状態に近
い形態にて実施できるようになる等、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制御系の基本構成
を示すブロック図である。

【図５】本発明の特徴たる速度追従信号発生部を含む制
御系の構成を示すブロック図である。

【図６】速度追従信号発生部の出力信号の形成態様の説
明図である。

【図７】舶用機関の発進航行時における負荷の変化態様
を示す図である。

【符号の説明】

１ブレーキ２油圧制御弁５サーボアンプ６速度追従信号発生部 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 べき算器 61 任意関数発生器 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

【特許請求の範囲】

【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追従変化する信号を出
力する速度追従信号発生部とを備え、該速度追従信号発
生部の出力を前記トルク指令信号に加えて、前記供試回
転機の負荷試験を、回転速度の変化に追従変化する負荷
トルク下にて行えるようにした負荷試験装置において、
前記速度追従信号発生部に付設され、その内部に適宜に
設定される関数に沿った補正信号を発し、前記速度追従
信号発生部の出力を補正する任意関数発生器を具備する
ことを特徴とする負荷試験装置。