走行試験装置のベルト蛇行防止装置及び蛇行防止方法
【課題】 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。
【解決手段】
本発明の走行試験装置のベルト６蛇行防止装置１は、一対のドラムの間に架け渡されたベルト６の上に転動体を接地させて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おり、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６の位置を可変とするドラム揺動手段９によりベルト６の蛇行を修正するものである。
ベルト６蛇行防止装置１には、ベルト６の位置を検出し、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１０と、ドラム揺動手段９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ドラム揺動手段９を制御する第２制御手段１１とが備えられている。
【解決手段】
本発明の走行試験装置のベルト６蛇行防止装置１は、一対のドラムの間に架け渡されたベルト６の上に転動体を接地させて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おり、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６の位置を可変とするドラム揺動手段９によりベルト６の蛇行を修正するものである。
ベルト６蛇行防止装置１には、ベルト６の位置を検出し、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１０と、ドラム揺動手段９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ドラム揺動手段９を制御する第２制御手段１１とが備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行試験装置のベルト蛇行防止装置及び蛇行防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の間には無端のベルトが架け渡されている。ベルトの上側の平坦面が試験路面を構成しており、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。
【０００３】
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をフィードバックし、フィードバック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。
【特許文献１】特開２００４−３５９３７９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１３０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、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の時定数に比べて、ドラム上を回転するベルトの時定数は非常に大きい。それゆえ、上述のような機構では、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、制御の応答性が悪いという問題がある。
また、上述のような機構では蛇行を防止すべく制御周期を短くする方が好ましい。ところが、制御周期を短くすると、１回の制御周期でベルトが目標位置に補正されることはない。そして、実際にベルトが移動した位置と目標位置との差分が制御周期ごとに発生することになる。当然、制御周期を繰り返せば繰り返すほどこのような差分は蓄積される。その結果、ベルトの位置がかえって蛇行したり振動したりする虞もある。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止装置は、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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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ものである。
【０００７】
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第２制御手段を設けることで、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。
それゆえ、本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止装置では、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。
【０００８】
なお、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ものであるのが好ましい。
また、前記第１制御手段は、前記ベルトの端部の位置を検出すると共に、検出されたベルトの位置とベルトの目標位置とのズレ量を算出し、前記ベルトのズレ量をドラム揺動手段の入力側へフィードバックするものであるのが好ましく、前記ベルトのズレ量から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のが好ましい。
【０００９】
さらに、前記揺動量としては、他方のドラムの揺動角又は揺動角速度を用いることができる。
本発明の走行試験装置の蛇行防止方法は、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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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ものである。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
図１は、本発明の蛇行防止装置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７、８が形成され、上側の平坦面７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上の路面に転動体Ｔを接地させて転動体Ｔの走行特性を評価できるように構成されている。
【００１２】
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の左端側をタイヤ試験機２及び蛇行防止装置１を説明する際の左側とし、ベルト６の右端側を及び蛇行防止装置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。
【００１３】
従動ドラム５は、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７と下側の平坦面８を有している。本実施形態では、上側の平坦面７に対してこの平坦面７のさらに上方からタイヤ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。
【００１４】
タイヤＴは、上側の平坦面７に形成された路面に対して上方から接地されている。タイヤＴには６分力計など（図示略）が設けられており、路面を走行させた場合に発生する力を計測することによりタイヤＴの走行特性が評価可能となっている。
本発明の蛇行防止装置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（一対のドラム）のうち、いずれか一方のドラムを他方のドラム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。本実施形態の蛇行防止装置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９と、このドラム揺動手段９を制御する制御部２１と、を備えている。
【００１５】
ドラム揺動手段９は、従動ドラム５を上下方向に沿った軸（揺動軸Ｒ３）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１２と、枠部材１２を揺動させるサーボモータ１３と、を備えている。
枠部材１２は、左右方向に伸びる横枠部材１４と、この横枠部材１４の両端から下方に向かって突出する一対のアーム部１５、１５と、横枠部材１４の左右方向の中途部から上方に向かって突出する揺動軸部１６と、を有している。横枠部材１４は、従動ドラム５より左右方向に長く形成されており、横枠部材１４の両端には一対のアーム部１５、１５が下方に向かって形成されている。一対のアーム部１５、１５は、互いに平行に形成されており、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。揺動軸部１６は上下方向に沿った揺動軸Ｒ３と同軸状に設けられており、揺動軸部１６の上端にはサーボモータ１３が設けられている。揺動軸部１６の上下方向の中途部には揺動量検出手段１７が設けられており、サーボモータ１３と揺動軸部１６との揺動軸Ｒ３回りの相対回動を検出可能となっている。
【００１６】
サーボモータ１３は、枠部材１２の揺動軸部１６の上端側に取り付けられており、枠部材１２を介して従動ドラム５を揺動軸Ｒ３回りに揺動している。サーボモータ１３は、外部から信号を入力することで回動変位量を調整できるようになっており、本実施形態では制御部２１からの入力信号に基づいて回転する構成となっている。
制御部２１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制御部１８と第２制御部１９とを有している。制御部２１の第１制御部１８は、後述する位置検出手段２０やＰＩＤ制御手段２２と共に、ベルト６の位置を検出し、検出されたベルト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１０を構成している。また、第２制御部１９は、後述する揺動量検出手段１７と共に、ドラム揺動手段をさらに制御する第２制御手段１１を構成している。
【００１７】
第１制御手段１０は、ベルト６の位置を検出する位置検出手段２０と、位置検出手段２０により検出されたベルト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制御部１８とを備えている。第１制御部１８には、検出されたベルト６の実際の位置と目標の位置とのズレ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９に出力するＰＩＤ制御手段２２がさらに設けられている。
位置検出手段２０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。位置検出手段２０は、ベルト６の下側の平坦面８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。
【００１８】
位置検出手段２０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。位置検出手段２０で検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）は、制御部２１の第１制御部１８に出力される。
第１制御部１８には、位置検出手段２０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１８に与えられている。第１制御部１８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２２に出力される。
【００１９】
ＰＩＤ制御手段２２は、ベルト６のズレ量ｅ（ｓ）からドラム揺動手段９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のズレ量ｅ（ｓ）を蓄積し、蓄積されたズレ量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９の目標の揺動量ｕ1（ｓ）を計算している。
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。
【００２０】
ＰＩＤ制御手段２２で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）はドラム揺動手段９のサーボモータ１３と第２制御部１９とにそれぞれ出力される。
ドラム揺動手段９では、入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）になるようにサーボモータ１３が回転し、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１３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の目標値にまで達することは困難である。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１０に加えて、さらに第２制御手段１１を備えている。
【００２１】
第２制御手段１１は、ドラム揺動手段９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１７と、揺動量検出手段１７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９を制御する第２制御部１９とを備えている。第１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１７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１７は、サーボモータ１３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１３の回転変位量から従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を検出している。揺動量検出手段１７で検出された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’は制御部２１の第２制御部１９に出力される。
【００２２】
第２制御部１９は、揺動量検出手段１７で検出された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’をフィードバックしてドラム揺動手段９の入力側に入力している。第２制御部１９には、第１制御部１８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１９では、揺動角速度ｕ1（ｓ）と揺動量検出手段１７で検出されたドラムの揺動角速度θ’とに基づいて揺動角速度ｕ2（ｓ）を計算している。
次に、第２制御部１９では、計算した揺動角速度ｕ2（ｓ）はドラム揺動手段９のサーボモータ１３に出力し、サーボモータ１３を揺動角速度ｕ1（ｓ）に加えて揺動角速度ｕ2（ｓ）で揺動しベルト６のずれを補正する。
【００２３】
次に、制御部２１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。
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。
【００２４】
本発明のベルト蛇行防止方法は、まずベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）を位置検出手段２０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制御部１８の入力側にフィードバックされ、第１制御部１８に出力される。
第１制御部１８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１８では、ベルト６の目標位置ｒ（ｓ）に対する位置検出手段２０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制御部１８のＰＩＤ制御手段２２に出力される。
【００２５】
ＰＩＤ制御手段２２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９の目標の揺動角速度ｕ1（ｓ）を計算する。ＰＩＤ制御手段２２には、ベルト６のズレ量ｅ（ｓ）の変化の仕方が蓄積されている。ＰＩＤ制御手段２２は、蓄積されたベルト６のズレ量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）はドラム揺動手段９と第２制御部１９とにそれぞれ出力される。
【００２６】
ドラム揺動手段９では、入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）になるようにサーボモータ１３が回転し、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１３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、本発明のベルト６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９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９を第２制御部１９で制御している。
【００２７】
ベルト６蛇行防止方法の第２制御部１９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１７）が、サーボモータ１３の回動変位量を計測し、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’を測定する。測定された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’は、第２制御部１９に出力される。
第２制御部１９では、従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を揺動角速度ｕ1（ｓ）から引いて、揺動角速度ｕ2（ｓ）が計算される。そして、第２制御部１９では、計算で求められた揺動角速度ｕ2（ｓ）をドラム揺動手段９に出力している。
【００２８】
その結果、ドラム揺動手段９は、第１制御部１８から入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）に加えて、さらに第２制御部１９から入力された揺動角速度ｕ2（ｓ）で揺動する。つまり、第１制御手段１０だけでベルト６のずれが十分に修正できない場合は、第２制御手段１１が従動ドラム５の揺動を補正し、従動ドラム５がより大きく揺動してベルト６のずれが短時間で収束できるようになる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例と比較例とを用いて、本発明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）の上側の平坦面にタイヤ（外径１２０ｍｍφ、タイヤ幅５０ｍｍ）が接地する構造となっている。
【００３０】
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１３を備えており、サーボモータ１３で枠部材１２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２１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位置検出手段２０として取り付けられている。
実施例及び比較例では、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。
【００３１】
図４（ａ）に示されるように、第２制御手段１１を用いずに第１制御手段１０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１０と第２制御手段１１とを双方用いて蛇行を防止した実施例では、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。
【００３２】
実施例と比較例との比較から、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１０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１１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。
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。
【００３３】
上記実施形態では、ドラム揺動手段９にサーボモータ１３が用いられていた。しかし、ドラム揺動手段９はサーボモータ１３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９は揺動軸部１６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部１６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。
【００３４】
なお、上記実施形態では、ドラム揺動手段９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９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。
なお、上記実施形態では、第２制御手段１１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９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１１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９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。
【００３５】
なお、上記実施形態では、位置検出手段２０にベルト６の下側の平坦面に設けられる光学センサが用いられていた。しかし、位置検出手段２０に用いられるセンサは光学式でなくても良く、また設置場所はベルト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、上側の平坦面に設けたり、従動ドラム５の上方に配備することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のタイヤ試験機の斜視図である。
【図２】蛇行防止装置の信号の流れを示すブロック図である。
【図３】制御部の信号の流れを示すブロック図である。
【図４】（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。
【符号の説明】
【００３７】
１ 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
７ 上側の平坦面
８ 下側の平坦面
９ ドラム揺動手段
１０ 第１制御手段
１１ 第２制御手段
１２ 枠部材
１３ サーボモータ
１４ 横枠部材
１５ アーム部
１６ 揺動軸
１７ 揺動量検出手段
１８ 第１制御部
１９ 第２制御部
２０ 位置検出手段
２１ 制御部
２２ ＰＩＤ制御手段
Ｒ１ 駆動ドラムの回転軸
Ｒ２ 従動ドラムの回転軸
Ｒ３ ドラム揺動手段の揺動軸
θ’ 揺動角速度
Ｔ タイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行試験装置のベルト蛇行防止装置及び蛇行防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の間には無端のベルトが架け渡されている。ベルトの上側の平坦面が試験路面を構成しており、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。
【０００３】
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をフィードバックし、フィードバック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。
【特許文献１】特開２００４−３５９３７９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１３０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、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の時定数に比べて、ドラム上を回転するベルトの時定数は非常に大きい。それゆえ、上述のような機構では、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、制御の応答性が悪いという問題がある。
また、上述のような機構では蛇行を防止すべく制御周期を短くする方が好ましい。ところが、制御周期を短くすると、１回の制御周期でベルトが目標位置に補正されることはない。そして、実際にベルトが移動した位置と目標位置との差分が制御周期ごとに発生することになる。当然、制御周期を繰り返せば繰り返すほどこのような差分は蓄積される。その結果、ベルトの位置がかえって蛇行したり振動したりする虞もある。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止装置は、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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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ものである。
【０００７】
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第２制御手段を設けることで、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。
それゆえ、本発明の走行試験装置のベルト蛇行防止装置では、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。
【０００８】
なお、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ものであるのが好ましい。
また、前記第１制御手段は、前記ベルトの端部の位置を検出すると共に、検出されたベルトの位置とベルトの目標位置とのズレ量を算出し、前記ベルトのズレ量をドラム揺動手段の入力側へフィードバックするものであるのが好ましく、前記ベルトのズレ量から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のが好ましい。
【０００９】
さらに、前記揺動量としては、他方のドラムの揺動角又は揺動角速度を用いることができる。
本発明の走行試験装置の蛇行防止方法は、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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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ものである。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
図１は、本発明の蛇行防止装置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７、８が形成され、上側の平坦面７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上の路面に転動体Ｔを接地させて転動体Ｔの走行特性を評価できるように構成されている。
【００１２】
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の左端側をタイヤ試験機２及び蛇行防止装置１を説明する際の左側とし、ベルト６の右端側を及び蛇行防止装置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。
【００１３】
従動ドラム５は、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７と下側の平坦面８を有している。本実施形態では、上側の平坦面７に対してこの平坦面７のさらに上方からタイヤ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。
【００１４】
タイヤＴは、上側の平坦面７に形成された路面に対して上方から接地されている。タイヤＴには６分力計など（図示略）が設けられており、路面を走行させた場合に発生する力を計測することによりタイヤＴの走行特性が評価可能となっている。
本発明の蛇行防止装置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（一対のドラム）のうち、いずれか一方のドラムを他方のドラム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。本実施形態の蛇行防止装置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９と、このドラム揺動手段９を制御する制御部２１と、を備えている。
【００１５】
ドラム揺動手段９は、従動ドラム５を上下方向に沿った軸（揺動軸Ｒ３）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１２と、枠部材１２を揺動させるサーボモータ１３と、を備えている。
枠部材１２は、左右方向に伸びる横枠部材１４と、この横枠部材１４の両端から下方に向かって突出する一対のアーム部１５、１５と、横枠部材１４の左右方向の中途部から上方に向かって突出する揺動軸部１６と、を有している。横枠部材１４は、従動ドラム５より左右方向に長く形成されており、横枠部材１４の両端には一対のアーム部１５、１５が下方に向かって形成されている。一対のアーム部１５、１５は、互いに平行に形成されており、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。揺動軸部１６は上下方向に沿った揺動軸Ｒ３と同軸状に設けられており、揺動軸部１６の上端にはサーボモータ１３が設けられている。揺動軸部１６の上下方向の中途部には揺動量検出手段１７が設けられており、サーボモータ１３と揺動軸部１６との揺動軸Ｒ３回りの相対回動を検出可能となっている。
【００１６】
サーボモータ１３は、枠部材１２の揺動軸部１６の上端側に取り付けられており、枠部材１２を介して従動ドラム５を揺動軸Ｒ３回りに揺動している。サーボモータ１３は、外部から信号を入力することで回動変位量を調整できるようになっており、本実施形態では制御部２１からの入力信号に基づいて回転する構成となっている。
制御部２１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制御部１８と第２制御部１９とを有している。制御部２１の第１制御部１８は、後述する位置検出手段２０やＰＩＤ制御手段２２と共に、ベルト６の位置を検出し、検出されたベルト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１０を構成している。また、第２制御部１９は、後述する揺動量検出手段１７と共に、ドラム揺動手段をさらに制御する第２制御手段１１を構成している。
【００１７】
第１制御手段１０は、ベルト６の位置を検出する位置検出手段２０と、位置検出手段２０により検出されたベルト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制御部１８とを備えている。第１制御部１８には、検出されたベルト６の実際の位置と目標の位置とのズレ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９に出力するＰＩＤ制御手段２２がさらに設けられている。
位置検出手段２０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。位置検出手段２０は、ベルト６の下側の平坦面８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。
【００１８】
位置検出手段２０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。位置検出手段２０で検出されたベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）は、制御部２１の第１制御部１８に出力される。
第１制御部１８には、位置検出手段２０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１８に与えられている。第１制御部１８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２２に出力される。
【００１９】
ＰＩＤ制御手段２２は、ベルト６のズレ量ｅ（ｓ）からドラム揺動手段９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のズレ量ｅ（ｓ）を蓄積し、蓄積されたズレ量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９の目標の揺動量ｕ1（ｓ）を計算している。
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。
【００２０】
ＰＩＤ制御手段２２で計算された揺動角速度ｕ1（ｓ）はドラム揺動手段９のサーボモータ１３と第２制御部１９とにそれぞれ出力される。
ドラム揺動手段９では、入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）になるようにサーボモータ１３が回転し、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１３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の目標値にまで達することは困難である。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１０に加えて、さらに第２制御手段１１を備えている。
【００２１】
第２制御手段１１は、ドラム揺動手段９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１７と、揺動量検出手段１７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９を制御する第２制御部１９とを備えている。第１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１７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１７は、サーボモータ１３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１３の回転変位量から従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を検出している。揺動量検出手段１７で検出された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’は制御部２１の第２制御部１９に出力される。
【００２２】
第２制御部１９は、揺動量検出手段１７で検出された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’をフィードバックしてドラム揺動手段９の入力側に入力している。第２制御部１９には、第１制御部１８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１９では、揺動角速度ｕ1（ｓ）と揺動量検出手段１７で検出されたドラムの揺動角速度θ’とに基づいて揺動角速度ｕ2（ｓ）を計算している。
次に、第２制御部１９では、計算した揺動角速度ｕ2（ｓ）はドラム揺動手段９のサーボモータ１３に出力し、サーボモータ１３を揺動角速度ｕ1（ｓ）に加えて揺動角速度ｕ2（ｓ）で揺動しベルト６のずれを補正する。
【００２３】
次に、制御部２１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。
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。
【００２４】
本発明のベルト蛇行防止方法は、まずベルト６の実際の位置ｙ（ｓ）を位置検出手段２０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制御部１８の入力側にフィードバックされ、第１制御部１８に出力される。
第１制御部１８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１８では、ベルト６の目標位置ｒ（ｓ）に対する位置検出手段２０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制御部１８のＰＩＤ制御手段２２に出力される。
【００２５】
ＰＩＤ制御手段２２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９の目標の揺動角速度ｕ1（ｓ）を計算する。ＰＩＤ制御手段２２には、ベルト６のズレ量ｅ（ｓ）の変化の仕方が蓄積されている。ＰＩＤ制御手段２２は、蓄積されたベルト６のズレ量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）はドラム揺動手段９と第２制御部１９とにそれぞれ出力される。
【００２６】
ドラム揺動手段９では、入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）になるようにサーボモータ１３が回転し、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１３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、本発明のベルト６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９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９を第２制御部１９で制御している。
【００２７】
ベルト６蛇行防止方法の第２制御部１９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１７）が、サーボモータ１３の回動変位量を計測し、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’を測定する。測定された従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’は、第２制御部１９に出力される。
第２制御部１９では、従動ドラム５の実際の揺動角速度θ’を揺動角速度ｕ1（ｓ）から引いて、揺動角速度ｕ2（ｓ）が計算される。そして、第２制御部１９では、計算で求められた揺動角速度ｕ2（ｓ）をドラム揺動手段９に出力している。
【００２８】
その結果、ドラム揺動手段９は、第１制御部１８から入力された揺動角速度ｕ1（ｓ）に加えて、さらに第２制御部１９から入力された揺動角速度ｕ2（ｓ）で揺動する。つまり、第１制御手段１０だけでベルト６のずれが十分に修正できない場合は、第２制御手段１１が従動ドラム５の揺動を補正し、従動ドラム５がより大きく揺動してベルト６のずれが短時間で収束できるようになる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例と比較例とを用いて、本発明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）の上側の平坦面にタイヤ（外径１２０ｍｍφ、タイヤ幅５０ｍｍ）が接地する構造となっている。
【００３０】
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１３を備えており、サーボモータ１３で枠部材１２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２１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位置検出手段２０として取り付けられている。
実施例及び比較例では、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。
【００３１】
図４（ａ）に示されるように、第２制御手段１１を用いずに第１制御手段１０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１０と第２制御手段１１とを双方用いて蛇行を防止した実施例では、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。
【００３２】
実施例と比較例との比較から、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１０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１１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。
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。
【００３３】
上記実施形態では、ドラム揺動手段９にサーボモータ１３が用いられていた。しかし、ドラム揺動手段９はサーボモータ１３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９は揺動軸部１６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部１６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。
【００３４】
なお、上記実施形態では、ドラム揺動手段９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９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。
なお、上記実施形態では、第２制御手段１１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９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１１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９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。
【００３５】
なお、上記実施形態では、位置検出手段２０にベルト６の下側の平坦面に設けられる光学センサが用いられていた。しかし、位置検出手段２０に用いられるセンサは光学式でなくても良く、また設置場所はベルト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、上側の平坦面に設けたり、従動ドラム５の上方に配備することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のタイヤ試験機の斜視図である。
【図２】蛇行防止装置の信号の流れを示すブロック図である。
【図３】制御部の信号の流れを示すブロック図である。
【図４】（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。
【符号の説明】
【００３７】
１ 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
７ 上側の平坦面
８ 下側の平坦面
９ ドラム揺動手段
１０ 第１制御手段
１１ 第２制御手段
１２ 枠部材
１３ サーボモータ
１４ 横枠部材
１５ アーム部
１６ 揺動軸
１７ 揺動量検出手段
１８ 第１制御部
１９ 第２制御部
２０ 位置検出手段
２１ 制御部
２２ ＰＩＤ制御手段
Ｒ１ 駆動ドラムの回転軸
Ｒ２ 従動ドラムの回転軸
Ｒ３ ドラム揺動手段の揺動軸
θ’ 揺動角速度
Ｔ タイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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。
【請求項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。
【請求項３】
前記第１制御手段は、前記ベルトの端部の位置を検出すると共に、検出されたベルトの位置とベルトの目標位置とのズレ量を算出し、前記ベルトのズレ量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２に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
【請求項４】
前記第１制御手段は、前記ベルトのズレ量から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。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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。
【請求項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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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。
【請求項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。
【請求項３】
前記第１制御手段は、前記ベルトの端部の位置を検出すると共に、検出されたベルトの位置とベルトの目標位置とのズレ量を算出し、前記ベルトのズレ量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２に記載の走行試験装置のベルト蛇行防止装置。
【請求項４】
前記第１制御手段は、前記ベルトのズレ量から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。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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、検出されたベルトの位置が目標位置となるように、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２８８００６（Ｐ２００９−２８８００６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９４８７（Ｐ２００８−１３９４８７）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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