(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を推進駆動するためのマスタ駆動機およびスレーブ駆動機を備える車両の目標速度に対応するマスタトルク指示信号およびスレーブトルク指示信号を発生するマスタ変換手段およびスレーブ変換手段；マスタトルク指示信号およびスレーブトルク指示信号に対応してマスタ駆動機およびスレーブ駆動機を付勢するマスタ駆動手段およびスレーブ駆動手段；ならびに、スレーブトルク指示信号に比例するドルーピング補償量を算出しその分、スレーブ変換手段に与える速度指示信号から減ずるドルーピング補償手段；を備える車両の速度制御装置において、
スレーブトルク指示信号とマスタトルク指示信号を入力信号とし、当該スレーブトルク指示信号から当該マスタトルク指示信号を増幅した増幅信号を減じた差分を求めて、当該差分の比例積分処理を用いてスレーブ速度補正量を算出し、当該スレーブ速度補正量でスレーブ変換手段に与える速度指示信号を補正する負荷配分補償手段；を備えることを特徴とする車両の速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少くとも１つの駆動機をマスタとし他をスレ−ブとして少くとも２以上の駆動機にて、車両を、その走行速度が目標速度となるように同時駆動する速度制御装置に関し、特に、車両駆動トルクの急峻な変動を抑制するためにスレ−ブ駆動機宛ての速度指示信号を、スレ−ブトルク指示信号に対応して補正するドル−ピング補正手段を備える速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば工場内のレール上を走行する天井クレーン走行台車や、鋼板工場におい先後鋼板の尾端に後行鋼板の先端を溶接するために鋼板ラインに沿って走行する鋼板溶接台車は、その重量が重くしかも大型であるので、走行方向から見て左右それぞれに走行駆動系を備えて、それらで同時に左，右輪を回転駆動することが行なわれている。台車上の機械装置の複雑さおよび走行レール据えつけ位置制約から、左，右の走行駆動系は、走行方向に対して非対称な機械構造とならざるを得ない場合がある。このような機械構造の台車にて左右各々にモータ等の駆動装置を有する場合、非対称なために左右の速度同期がとりにくいという問題が発生するため、左右駆動軸を機械的に連結する構造をとるのが普通である。
【０００３】
一方、左右対称な走行台車においても、左右駆動装置の速度を同期させるために駆動軸を機械的に連結する構造をとることが望ましいが、台車重量の軽減や台車上スペースの節約および連結軸の熱歪みが台車本体に与える影響を考慮して、連結軸を無くし左右駆動機構を、機械的に独立な駆動系とせざるを得ない場合もある。
【０００４】
図４に示すように、このような左右独立な駆動機構の速度同期をとる手段としては従来、台車目標速度をトルク指示信号に変換する速度制御装置３をマスタ側の一台にして、マスタ駆動機１ｍおよびスレーブ駆動機１ｓを、マスタの速度制御装置３から出力される同一のトルク指示信号に基づいて、マスタトルク制御装置２ｍおよびスレ−ブトルク制御装置２ｓにて、トルク指示信号に対応する出力トルクを発生するように駆動するマスタースレーブ方式が採用されている。なお、駆動機１ｍ，１ｓの代表的なものは電動機であり、その場合速度制御装置３は、目標速度信号を電動機電流（トルク）指示信号に変換する。トルク制御装置２ｍ，２ｓは、電流指示信号に対応する電流を電気モ−タに通電するモ−タ通電回路である。駆動機１ｍ，１ｓに、油圧モ−タ，空圧モ−タなどの流体圧モ−タが用いられることもある。この場合速度制御装置３は、目標速度信号を、流体圧モ−タの回転速度／トルク特性に従ってトルク指示信号に変換し、トルク制御装置２ｍ，２ｓが、トルク指示信号に対応して流体圧モ−タの弁機構を駆動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、左右駆動機構が機械的に非対称で、しかも左右駆動機構を機械的に連結することが不可能な台車の場合、マスタースレーブ方式により左右駆動機構が駆動する左右車輪の回転同期をとろうとすると、左右機械系のバックラッシュ量の違いからスレーブ側の駆動機構の機械軸に異常な振動が発生し、安定に走行させることが難しいという問題が発生する。
【０００６】
これを抑制するために、速度制御装置３を、マスタ速度制御装置３ｍとスレ−ブ速度制御装置３ｓの２つにして、スレ−ブ制御装置３ｓに、ドルーピング補正装置４を接続して、スレ−ブ制御装置３ｓに与える目標速度に、スレ−ブトルク指示信号に対応する補正を加えることが考えられる（図１に示すブロック図の、６と７のブロックを除く部分）。
【０００７】
ドルーピング補正装置４は、スレーブ側に急峻なトルク変動が発生しないように、スレーブ側トルクＴＳの大きさに応じてスレーブ側目標速度を補正する機能を持ち、基本的にはマスタ駆動機１ｍの１００％速度（台車目標速度）をＳ０、１００％トルクをＴ０、ドルーピングゲインをＤＧとおいた時、
スレ−ブ目標速度補正値ｙ１＝ＤＧ×Ｓ０×ＴＳ／Ｔ０  ・・・（１）
で与えられる。ドルーピングゲインＤＧは、マスタ駆動機構とスレ−ブ駆動機構の非対称性の度合いによりその都度異なる。
【０００８】
このようなドルーピング補償演算は、電気回路又はコンピュ−タ演算で実施されるため制御周期は短く、急峻なトルク変動を抑制する効果があるので、バックラッシュ等による駆動系の振動が発生しにくい利点がある。しかしその反面、スレ−ブ駆動機構の割当負荷（ＴＳ）が大きくなるとスレ−ブ駆動機１ｓの目標速度（スレ−ブ速度制御装置３ｓへの指示速度）を下げてしまうため、ドルーピング補償のあるスレーブ駆動機１ｓ出力トルクが、ドルーピング補償のないマスタ駆動機１ｍに比べて異常に低くなり、台車駆動力の殆どをマスタ駆動機１ｍが受け持たなければならないという事態が発生する場合がある。この場合、マスタ駆動機１ｍが過負荷となって、マスタ駆動機１ｍの速度制御が不安定になるおそれがある。
【０００９】
本発明は、マスタ駆動機とスレ−ブ駆動機の両者による台車駆動を安定したものとすることを目的とする。具体的には、スレ−ブ駆動機の出力トルクの変動を抑制しかつマスタ駆動機の過負荷を抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両を推進駆動するためのマスタ駆動機(1m)およびスレーブ駆動機(1s)を備える車両の目標速度(台車速度目標)に対応するマスタトルク指示信号(TM)およびスレーブトルク指示信号(TS)を発生するマスタ変換手段(3m)およびスレーブ変換手段(3s)；マスタトルク指示信号(TM)およびスレーブトルク指示信号(TS)に対応してマスタ駆動機(1m)およびスレーブ駆動機(1s)を付勢するマスタ駆動手段(2m)およびスレーブ駆動手段(2s)；ならびに、スレーブトルク指示信号(TS)に比例するドルーピング補償量(y1)を算出しその分、スレーブ変換手段(3s)に与える速度指示信号から減ずるドルーピング補償手段(4,5)；を備える車両の速度制御装置において、
スレーブトルク指示信号(TS)とマスタトルク指示信号(TM)を入力信号とし、当該スレーブトルク指示信号から当該マスタトルク指示信号を増幅した増幅信号を減じた差分(TD)を求めて、当該差分の比例積分処理(65ー68)を用いてスレーブ速度補正量(y2)を算出し、当該スレーブ速度補正量(y2)でスレーブ変換手段(3s)に与える速度指示信号を補正する負荷配分補償手段(6,7)；を備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号又は対応事項を、参考までに付記した。
【００１２】
これによれば、負荷配分補償手段（６，７）が、ドルーピング補償により出力トルクの減少したスレーブ駆動機（１ｓ）に、マスタ駆動機（１ｍ）の負荷を配分する。これにより、マスター駆動機（１ｍ）のみで駆動力を受け持つような、マスター駆動機の過負荷が回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態を示す。これは、図２に示すように、左右非対称な構造をもつ鋼板溶接台車への適用例である。溶接台車は、鋼板搬送ロ−ルで連続的に搬送される先行鋼板の尾端に後行鋼板の先端を溶接するために、鋼板搬送方向に沿って走行するが、鋼板搬送用ロールの駆動軸等の制約から、図２に示すように走行方向からみて左右非対称な構造をもつ。また溶接装置が台車上に存在する等の構造的制約により左右駆動軸の連結軸はない。すなわち、溶接台車の車輪は２本の、平行ではあるが高さが異なるレ−ル上に載っている。台車上のマスタ駆動機１ｍは、この例では、減速機を内蔵する電動機であり、該減速機の出力軸が傘歯車を介してピニオンを回転駆動する。該ピニオンは、レ−ルに平行な、床固定のラックに噛み合っている。台車上のスレ−ブ駆動機１ｓも同様に、減速機を内蔵する電動機であり、該減速機の出力軸が傘歯車を介してピニオンを回転駆動する。該ピニオンは、レ−ルに平行な、床固定のラックに噛み合っている。台車本体の熱歪みや加工誤差ならびに設置誤差等により、左右のラック・ピニオン部（ピニオンとラックの噛み合い部）のバックラッシュ量が異なっている。
【００１４】
このような左右独立駆動の走行系において左右同期をとる場合には、従来は、どちらか一方の駆動系をマスタ、他方をスレーブとして、マスタ側の速度制御器からのトルク指令で双方の駆動機を駆動するマスタースレーブ制御システム（図４）が用いられることが多い。しかし本実施態様のように、左右バックラッシュ量の差が無視できないほど大きい場合に適用すると、台車の走行が、振動的な挙動を示すことがある。図５は、従来の、このようなマスタ／スレーブ制御を使用し、台車を加減速運転した場合の挙動であるが、非常に振動的であり、機械保護の観点から好ましくない。
【００１５】
図１に示すマスタ速度制御装置３ｍは、台車目標速度に対応する、マスタトルク指示信号であるマスタ電動機駆動電流信号ＴＭを発生しこれをマスタトルク制御装置２ｍに与える。マスタトルク制御装置２ｍは、マスタ電動機駆動電流信号ＴＭが表わす値の電流を、マスタ駆動機であるマスタ電動機１ｍに通電する。
【００１６】
スレ−ブ速度制御装置３ｓは、台車目標速度より、減算器７および５にて、負荷配分補償器６が与える速度目標補正ｙ２およびドル−プピング補償器４が与える速度目標補正ｙ１を減算した速度に対応する、スレ−ブトルク指示信号であるスレ−ブ電動機駆動電流信号ＴＳを発生しこれをスレ−ブトルク制御装置２ｓに与える。スレ−ブトルク制御装置２ｓは、スレ−ブ電動機駆動電流信号ＴＳが表わす値の電流を、スレ−ブ駆動機であるスレ−ブ電動機１ｓに通電する。
【００１７】
ドル−ピング補償器４は、スレ−ブ速度制御装置３ｓが発生するスレ−ブ電動機駆動電流信号ＴＳに対応する速度目標補正ｙ１を、前述の（１）式にて短周期で繰返し算出し、この速度目標補正ｙ１を減算器５に与える。
【００１８】
負荷配分補償器６は、マスタ速度制御装置３ｍが発生する電流信号（マスタトルク指示信号）ＴＭを増幅器６１にて、αＴＭに増幅する。αは増幅ゲインである。減算器６２が、スレ−ブ速度制御装置３ｓが発生する電流信号（スレ−ブトルク指示信号ＴＳと増幅信号αＴＭとの差分ＴＤ＝ＴＳ−αＴＭを算出する。上下限リミッタ６３が、差分ＴＤを上限値（正設定値）以下および下限値（負設定値）以上に抑制する。このように上，下限範囲内に制限された差分ＴＤの、設定低値範囲（不感帯）の値をデッドバンド６４（不感帯設定器）が零とする。上下限リミット処理および不感帯処理がほどこされた差分ＴＤに、増幅器６５，積分器６６，増幅器６７および加算器６８で比例積分（ＰＩ）処理がほどこされる。ＰＩ処理信号は、第２の上下限リミッタで設定範囲内に制限されて、速度目標補正ｙ２となり、減算器７に与えられる。
【００１９】
マスタ電流信号ＴＭがスレ−ブ電流信号ＴＳよりも大きく、それらの差がデッドバンド６４の設定低値範囲を外れるときには、結果としてスレ−ブ速度制御装置３ｓに与えられる速度指示信号が上がり、スレ−ブ電流信号ＴＳが上がる。
【００２０】
この負荷配分補償機能は、マスタ速度制御装置３ｍとスレ−ブ速度制御装置３ｓの電流指示信号ＴＭ，ＴＳに基づいて行なうので、制御周期は比較的長く設定しており、低周波数領域でスレーブトルクを補償する。短周期的には、スレーブ速度制御装置３ｓおよびドルーピング補償器４によるドルーピング補償の妨げにならずに、長周期的にマスタ電動機１ｍの負担を軽減する。
【００２１】
以上のようにドルーピング補償と負荷配分補償を併用することにより、ドルーピング補償により左右非対称な機械構造（バックラッシュ量）に起因するスレーブ側駆動系の異常振動を抑制しながら、負荷配分補償により左右独立した駆動装置のトルク配分を調整し、安定的で同期のとれた台車の走行制御が行える。
【００２２】
このように図１に示す本発明の実施態様を適用し、図２に示す溶接台車を加減速した場合の挙動を、図３に示す。図３ではマスタ電動機１ｍのトルク（Ｍａｓｔｅｒ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）およびスレ−ブ電動機１ｓのトルク（Ｓｌａｖｅ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）、特に後者、が非常に安定していることが分かる。またマスタ側とスレーブ側がほぼ均等に負荷を分担していることが分かる。
【００２３】
図６は、図１に示す制御装置にて負荷配分補償器６を除いた場合、すなわちスレーブ側のドルーピング補償器４のみを用いた場合である。ドル−ピング補償により、振動は大幅に抑制されてはいるが、更に抑制するのが好ましい。また、ドルーピングによりスレーブ側の駆動力が鈍り、結果として負荷がアンバランスしていることが分かる。この図６に対する図３の差が負荷配分補償器６の効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の速度制御システム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す速度制御システムにて走行駆動される溶接台車の機構概要を示す正面図である。
【図３】図１に示す速度制御システムでの、台車目標速度（Ｓｐｅｅｄ），マスタトルク指令ＴＭ（Ｍａｓｔｅｒ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）およびスレ−ブトルク指令ＴＳ（Ｓｌａｖｅ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）の時系列変化を示すグラフである。
【図４】従来の速度制御システムの概要を示すブロック図である。
【図５】図４に示す速度制御システムでの、台車目標速度（Ｓｐｅｅｄ），マスタトルク指令ＴＭ（Ｍａｓｔｅｒ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）およびスレ−ブトルク指令ＴＳ（Ｓｌａｖｅ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）の時系列変化を示すグラフである。
【図６】図１に示す速度制御システムより負荷配分補償器６および減算器７を除去した形のシステムでの、台車目標速度（Ｓｐｅｅｄ），マスタトルク指令ＴＭ（Ｍａｓｔｅｒ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）およびスレ−ブトルク指令ＴＳ（Ｓｌａｖｅ  ｓｉｄｅ  ｔｏｒｑｕｅ）の時系列変化を示すグラフである。
【図１】
0003605280.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003605280.tif 000006
【図６】
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