(57)【要約】【課題】手軽に、高い精度で、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する装置を提供する。【解決手段】トルク測定装置２００は、第１加速データ２０（第１の情報）を取得する第１取得部１０（第１の取得手段）と、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPを付加した場合における、第２加速データ２１（第２の情報）を取得する第２取得部１１（第２の取得手段）と、サーボモータ１の出力軸１ａに対して付加された前記所定のイナーシャIPを取得する第３取得部１２（第３の取得手段）と、第１加速データ２０と、第２加速データ２１と、前記所定のイナーシャIPと、に基づいて、回転体２にかかるトルク（加速トルクTA）を算出するトルク算出部１３（トルク算出手段）と、を備える。【選択図】図２
2011145077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する、トルク測定装置であって、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するトルク算出手段と、
を備える、
トルク測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク測定装置であって、
前記第１の情報と前記第２の情報は、前記電動機を同一のトルクパターンで制御することを前提とする、
トルク測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のトルク測定装置であって、
前記トルクパターンは、一定トルクパターンである、
トルク測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のトルク測定装置であって、
前記第１の情報及び前記第２の情報は、前記電動機の回転始動時刻から所定時間経過した後のものである、
トルク測定装置。
【請求項５】
電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する、トルク測定方法であって、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得するステップと、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得するステップと、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得するステップと、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するステップと、
を含む、
トルク測定方法。
【請求項６】
電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するトルク算出手段と、
としての機能を発揮させるプログラム。
【請求項７】
電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定する、イナーシャ測定装置であって、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するイナーシャ算出手段と、
を備える、
イナーシャ測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載のイナーシャ測定装置であって、
前記第１の情報と前記第２の情報は、前記電動機を同一のトルクパターンで制御することを前提とする、
イナーシャ測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載のイナーシャ測定装置であって、
前記トルクパターンは、一定トルクパターンである、
イナーシャ測定装置。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れかに記載のイナーシャ測定装置であって、
前記第１の情報及び前記第２の情報は、前記電動機の回転始動時刻から所定時間経過した後のものである、
イナーシャ測定装置。
【請求項１１】
電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定する、イナーシャ測定方法であって、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得するステップと、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得するステップと、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得するステップと、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するステップと、
を含む、
イナーシャ測定方法。
【請求項１２】
電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、
前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、
前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するイナーシャ算出手段と、
としての機能を発揮させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する装置及び方法、上記負荷回転体の未知なるイナーシャを測定する装置及び方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種の制御においては、電動機と、電動機の出力軸に接続される負荷回転体と、を備えた構成において、負荷回転体にかかるトルク（以下、単に加速トルクと称する。）を把握することが極めて重要とされている。この場合、上記負荷回転体のイナーシャが既知であるとしたら、上記加速トルクは、上記負荷回転体のイナーシャと、上記電動機の出力軸の角加速度と、に基づいて簡単に算出することができる。一方、上記負荷回転体のイナーシャが未知の場合は、上記のように簡単には加速トルクを算出することができない。この場合、トルクメータを利用して上記加速トルクを測定することが考えられるが、トルクメータの設置場所や手間、高額な費用を勘案すると現実的とは言えない。また、電動機が発生するトルク（以下、単に発生トルクとも称する。）が電動機の電流値に比例する特性を利用することで発生トルクを算出し、この発生トルクに基づいて上記の加速トルクを推定することも考えられるが、あくまで推定に過ぎず、最終的に得られる加速トルクには約１０％の誤差が生じてしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１は、サーボモータに接続された負荷（上記の負荷回転体に相当する。）のイナーシャを算出する技術を開示している。この技術では、先ず、サーボモータを一定トルクとなるように駆動し、そして、起動時間及び位置（回転角）に基づいて下記式により上記負荷のイナーシャを算出するとしている。下記式において、Jは上記負荷のイナーシャであり、τはトルクであり、ｄは負荷トルクであり、θは位置であり、ｔは時間である。
J=(1/2)(τ+d)(t22-t12)/(θ2-θ1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０ー３４１５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の式においてτはトルクであるとしたが、これは上記文献１の文脈からすると上記発生トルクであると考えられる。同様に、ｄは負荷トルクであるとしたが、これは摩擦など機械的な損失としてのトルク（以下、単に損失トルクとも称する。）であると考えられる。とすると、上記文献１の技術では、発生トルクも、損失トルクも、何れも既知として取り扱っていることになる。
【０００６】
なお、上記の加速トルクは、上記発生トルクから損失トルクを差し引いたトルクに等しい関係が成立している。
【０００７】
確かに上記の発生トルクは、電動機の電流値に比例するものの、上記電流値から算出した発生トルクには、上述同様、約１０％の誤差が生じてしまう。また、上記文献１では上記の損失トルクを既知であるものとして取り扱っているが、一般に損失トルクを算出することは極めて困難とされる。
【０００８】
従って、上記文献１の技術では、電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを、手軽に、高い精度で、測定することはできない。
【０００９】
本願発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、手軽に、高い精度で、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する装置及び方法、上記負荷回転体のイナーシャを測定する装置及び方法、並びにプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の第1の観点によれば、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する、トルク測定装置は以下のように構成される。トルク測定装置は、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するトルク算出手段と、を備える。以上の構成によれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体にかかるトルクを測定することができる。
【００１１】
上記のトルク測定装置において、前記第１の情報と前記第２の情報は、前記電動機を同一のトルクパターンで制御することを前提とすることが好ましい。
【００１２】
上記のトルク測定装置において、前記トルクパターンは、一定トルクパターンであることが好ましい。以上の構成によれば、前記電動機の出力軸の角速度の変化がシンプルになるので、前記トルク算出手段による上記の算出が簡易化される。
【００１３】
上記のトルク測定装置において、前記第１の情報及び前記第２の情報は、前記電動機の回転始動時刻から所定時間経過した後のものであることが好ましい。以上の構成によれば、前記負荷回転体にかかるトルクを一層高い精度で算出することができる。
【００１４】
本願発明の第２の観点によれば、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する、トルク測定は、以下のような方法で行われる。トルク測定方法は、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得するステップと、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得するステップと、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得するステップと、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するステップと、を含む。以上の方法によれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体にかかるトルクを測定することができる。
【００１５】
本願発明の第３の観点によれば、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定するためのプログラムは、コンピュータに、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体にかかるトルクを算出するトルク算出手段と、としての機能を発揮させる。以上のプログラムによれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体にかかるトルクを測定することができる。
【００１６】
本願発明の第４の観点によれば、電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定する、イナーシャ測定装置は以下のように構成される。イナーシャ測定装置は、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するイナーシャ算出手段と、を備える。以上の構成によれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体のイナーシャを測定することができる。
【００１７】
上記のイナーシャ測定装置において、前記第１の情報と前記第２の情報は、前記電動機を同一のトルクパターンで制御することを前提とすることが好ましい。
【００１８】
上記のイナーシャ測定装置において、前記トルクパターンは、一定トルクパターンであることが好ましい。以上の構成によれば、前記電動機の出力軸の角速度の変化がシンプルになるので、前記イナーシャ算出手段による上記の算出が簡易化される。
【００１９】
上記のイナーシャ測定装置において、前記第１の情報及び前記第２の情報は、前記電動機の回転始動時刻から所定時間経過した後のものであることが好ましい。以上の構成によれば、前記負荷回転体のイナーシャを一層高い精度で算出することができる。
【００２０】
本願発明の第５の観点によれば、電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定する、イナーシャ測定は、以下のような方法で行われる。イナーシャ測定方法は、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得するステップと、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得するステップと、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得するステップと、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するステップと、を含む。以上の方法によれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体のイナーシャを測定することができる。
【００２１】
本願発明の第６の観点によれば、電動機の出力軸に接続された負荷回転体の未知なるイナーシャを測定するためのプログラムは、コンピュータに、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第１の情報を取得する第１の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して所定のイナーシャを付加した場合における、前記電動機の出力軸の角速度と、時間と、の関係についての第２の情報を取得する第２の取得手段と、前記電動機の出力軸に対して付加された前記所定のイナーシャを取得する第３の取得手段と、前記第１の情報と、前記第２の情報と、前記所定のイナーシャと、に基づいて、前記負荷回転体のイナーシャを算出するイナーシャ算出手段と、としての機能を発揮させる。以上のプログラムによれば、手軽に、高い精度で、前記負荷回転体のイナーシャを測定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明によれば、手軽に、高い精度で、電動機の出力軸に接続され、イナーシャが未知の負荷回転体にかかるトルクを測定する装置及び方法、上記負荷回転体のイナーシャを測定する装置及び方法、並びにプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の第一実施形態に係る電動機を備えた一構成例を示す図
【図２】トルク測定装置のブロック図及びブロック線図
【図３】トルク測定装置の制御フロー
【図４】回転数と時間との関係を示すグラフ
【図５】本願発明の第二実施形態に係るイナーシャ測定装置のブロック図及びブロック線図
【図６】イナーシャ測定装置の制御フロー
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第一実施形態＞
図１に、サーボモータ１（電動機）と、このサーボモータ１によって回転させられる回転体２（負荷回転体）と、を備えた電動機器１００を概略的に示す。電動機器１００としては、例えば、介護ロボット、その他の電動機器が挙げられる。
【００２５】
上記の電動機器１００は、基礎となる架台３と、架台３に固定されたサーボモータ１と、架台３に固定され、サーボモータ１の出力軸１ａを支持する軸受４と、サーボモータ１の出力軸１ａに機械的に接続された回転体２と、を含んで構成されている。
【００２６】
上記の回転体２は、形状が複雑である等の理由によりイナーシャが形状のみに基づいては算出できないものである。つまり、回転体２のイナーシャは未知である。
【００２７】
この回転体２は、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPを付加するための付加慣性体５が着脱自在に構成されている。本実施形態において、付加慣性体５には図示しない雄ねじが形成されており、回転体２には上記雄ねじに対応する雌ねじが形成されている。そして、サーボモータ１の出力軸１ａの回転軸に対する付加慣性体５の位置と、付加慣性体５自体の形状や質量と、を勘案することで、回転体２に対して付加慣性体５を取り付けると、サーボモータ１の出力軸１ａに対してどの程度のイナーシャIPが付加されるかが把握できるようになっている。
【００２８】
次に、図２を参照しつつ、トルク測定装置２００のブロック図及びブロック線図を説明する。
【００２９】
トルク測定装置２００は、CPU６（Central Processing Unit）と、RAM７（Random Access Memory）と、ROM８（Read Only Memory）と、を備えたコンピュータとして構成されている。ROM８には、CPU６などのハードウェアに、モータ制御部９、第１取得部１０（第１の取得手段）、第２取得部１１（第２の取得手段）、第３取得部１２（第３の取得手段）、トルク算出部１３（トルク算出手段）、としての機能を発揮させる制御プログラムが予め記憶されている。トルク測定装置２００には、表示手段としてのCRT５０と、入力手段としてのキーボード５１と、が接続されている。
【００３０】
電動機器１００は、更に、比較回路１５と、ゲートドライブ回路１６と、パワーMOSFETトランジスタ１７と、タコジェネレータ１８と、を備えている。
【００３１】
モータ制御部９は、比較回路１５へトルク指令を出力する。比較回路１５は、モータ制御部９から受信したトルク指令と、サーボモータ１に接続されたシャント抵抗１９を用いて測定した現在のトルク値と、に基づいてゲートドライブ回路１６を制御する。ゲートドライブ回路１６は、パワーMOSFETトランジスタ１７を制御する。パワーMOSFETトランジスタ１７は、ゲートドライブ回路１６の制御によって、サーボモータ１を流れる電流を制御する。タコジェネレータ１８は、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数（角速度）を検出し、回転数信号をトルク測定装置２００へ出力する。
【００３２】
第１取得部１０は、タコジェネレータ１８から受信した回転数信号に基づいて、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数と、時間と、の関係についての第１加速データ２０（第１の情報）を取得し、取得した第１加速データ２０をRAM７に記憶させる。
【００３３】
第２取得部１１は、タコジェネレータ１８から受信した回転数信号に基づいて、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPを付加した場合における、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数と、時間と、の関係についての第２加速データ２１（第２の情報）を取得し、取得した第２加速データ２１をRAM７に記憶させる。
【００３４】
第３取得部１２は、作業員がキーボード５１を操作することでトルク測定装置２００に入力したサーボモータ１の出力軸１ａに対して付加された上記所定のイナーシャIPを取得し、取得した上記所定のイナーシャIPをRAM７に記憶させる。
【００３５】
トルク算出部１３は、RAM７に記憶されている第１加速データ２０及び第２加速データ２１、上記所定のイナーシャIPに基づいて、回転体２にかかるトルク（以下、加速トルクとも称する。）を算出し、算出した加速トルクをRAM７に記憶させると共に、CRT５０に表示する。
【００３６】
次に、図３及び図４を参照しつつ、トルク測定装置２００の作動を説明する。本実施形態では、図２や図４に示すように、サーボモータ１はトルク制御するものとする。また、このトルク制御に用いるトルクパターンは図４から判る通り、一定トルクパターンとする。
【００３７】
（イナーシャパターンA：付加イナーシャなし）
先ず、図１において、作業者は、回転体２に対して付加慣性体５が取り付けられていない状態とする（S300）。この状態で、モータ制御部９は、一定のトルク指令を比較回路１５へ出力する。すると、上記のゲートドライブ回路１６とパワーMOSFETトランジスタ１７、シャント抵抗１９の協働により、サーボモータ１は、一定トルクパターンで回転制御される。このときのサーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎと、時間ｔと、の関係を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示すように、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎは、サーボモータ１の回転始動時刻から所定時間の不安定な領域を除いて、時間ｔの経過に比例して大きくなっている。この回転数Ｎはタコジェネレータ１８によって検出され、回転数信号がタコジェネレータ１８からトルク測定装置２００へ出力される。第１取得部１０は、タコジェネレータ１８から受信した回転数信号に基づいて、第１加速データ２０を取得する（S310）。第１加速データ２０は、具体的には、図４（ａ）に示す、回転数Ｎの変化量Ｎ１と、この回転数Ｎの変化量Ｎ１分の変化に要した時間ｔ１と、に相当する。ここで、第１取得部１０は、回転数Ｎの変化量Ｎ１を抽出して取得するに際し、サーボモータ１の回転始動時刻から所定時間の不安定な領域を避けるようになっている。第１取得部１０は、取得した第１加速データ２０をRAM７に記憶させる。
【００３８】
（イナーシャパターンB：付加イナーシャあり）
次に、図１において、作業者は、回転体２に対して付加慣性体５が取り付けられた状態とする。これにより、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPが付加されることになる。この状態で、モータ制御部９は、一定のトルク指令を比較回路１５へ出力する。すると、上記のゲートドライブ回路１６とパワーMOSFETトランジスタ１７、シャント抵抗１９の協働により、サーボモータ１は、一定トルクパターンで回転制御される。なお、本実施形態では、イナーシャパターンAとイナーシャパターンBで、トルクパターンは同一であるものとする。このときのサーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎと、時間ｔと、の関係を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎは、サーボモータ１の回転始動時刻から所定時間の不安定な領域を除いて、時間ｔの経過に比例して大きくなっている。ただし、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPが付加されている関係で、図４（ｂ）におけるサーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎは、図４（ａ）におけるサーボモータ１の出力軸１ａの回転数Ｎよりも緩やかに大きくなっている。この回転数Ｎはタコジェネレータ１８によって検出され、回転数信号がタコジェネレータ１８からトルク測定装置２００へ出力される。第２取得部１１は、タコジェネレータ１８から受信した回転数信号に基づいて、第２加速データ２１を取得する（S320）。第２加速データ２１は、具体的には、図４（ｂ）に示す、回転数Ｎの変化量Ｎ２と、この回転数Ｎの変化量Ｎ２分の変化に要した時間ｔ２と、に相当する。ここで、第２取得部１１は、回転数Ｎの変化量Ｎ２を抽出して取得するに際し、サーボモータ１の回転始動時刻から所定時間の不安定な領域を避けるようになっている。第２取得部１１は、取得した第２加速データ２１をRAM７に記憶させる。
【００３９】
次に、作業員がキーボード５１を介して上記所定のイナーシャIPをトルク測定装置２００に入力することで、第３取得部１２は、上記所定のイナーシャIPを取得し（S330）、取得した上記所定のイナーシャIPをRAM７に記憶させる。
【００４０】
次に、トルク算出部１３は、RAM７に記憶されている第１加速データ２０、第２加速データ２１、上記所定のイナーシャIP、に基づいて、加速トルクTAを算出する（S340）。以下、加速トルクTAの算出の具体的内容について詳細に説明する。
【００４１】
【数１】
2011145077.tif 000003
【００４２】
【数２】
2011145077.tif 000004
【００４３】
上記式（１）は上記のイナーシャパターンAに関するものであり、上記式（２）は上記のイナーシャパターンBに関するものである。上記式（１）、（２）において、TAXは加速トルク、IOは回転体２の出力軸１ａまわりのイナーシャ、IPは付加慣性体５の出力軸１ａまわりのイナーシャ、即ち、上記所定のイナーシャIPである。ここで、TAXとIOは未知であり、IPなど他の変数は既知となっている。
【００４４】
本実施形態では、イナーシャパターンAとイナーシャパターンBで、サーボモータ１を同一のトルクパターンで制御していることから、サーボモータ１が発生するトルク（以下、発生トルクとも称する。）は同一であり、また、摩擦などの機械的損失に関するトルク（以下、損失トルクとも称する。）も同一となる。従って、上記式（１）のTA１と上記式（２）のTA2は、TA１＝TA2の関係を満たす。従って、上記式（１）、（２）のTA1及びTA2を単にTAと置き換えた上でIOを消去すると、下記式（３）が導かれる。
【００４５】
【数３】
2011145077.tif 000005
【００４６】
そこで、トルク算出部１３は、RAM７に記憶されている第１加速データ２０（N1,t1）及び第２加速データ２１（N2,t2）と、所定のイナーシャIPと、に基づいて上記式（３）のように加速トルクTAを算出する。この加速トルクTAは、詳しく言えば、サーボモータ１を上記のトルクパターンで制御したときに回転体２にかかるトルクとなる。
【００４７】
トルク算出部１３は、算出した加速トルクTAをRAM７に記憶させると共に、CRT５０に表示する（S350）。
【００４８】
なお、サーボモータ１の回転数や発生トルクは、定格回転数・定格トルク内であることが好ましい。でないと、一定の発生トルクを保証できないからである。
【００４９】
（まとめ）
（１）以上説明したように本実施形態において、サーボモータ１（電動機）の出力軸１ａに接続され、イナーシャが未知の回転体２（負荷回転体）にかかるトルク（加速トルクTA）を測定する、トルク測定装置２００は以下のように構成される。トルク測定装置２００は、第１加速データ２０（第１の情報）を取得する第１取得部１０（第１の取得手段）と、サーボモータ１の出力軸１ａに対して所定のイナーシャIPを付加した場合における、第２加速データ２１（第２の情報）を取得する第２取得部１１（第２の取得手段）と、サーボモータ１の出力軸１ａに対して付加された前記所定のイナーシャIPを取得する第３取得部１２（第３の取得手段）と、第１加速データ２０と、第２加速データ２１と、前記所定のイナーシャIPと、に基づいて、回転体２にかかるトルク（加速トルクTA）を算出するトルク算出部１３（トルク算出手段）と、を備える。以上の構成によれば、手軽に（高価なトルクメータを用意することなく）、高い精度で（サーボモータ１の電流値から推定することなく）、回転体２にかかるトルク（加速トルクTA）を測定することができる。
【００５０】
（２）また、第１加速データ２０と第２加速データ２１は、サーボモータ１を同一のトルクパターンで制御することを前提とすることが好ましい。これによれば、上記式（１）におけるTA1と、上記式（２）におけるTA2と、が一致するので、特別な換算をすることなく、IOを消去できるからである。つまり、トルク算出部１３による算出が簡素化される。
【００５１】
ただし、必ずしも、第１加速データ２０と第２加速データ２１は、サーボモータ１を同一のトルクパターンで制御することを前提とする必要はなく、サーボモータ１を異なるトルクパターンで制御することを前提としてもよい。この場合、上記式（１）におけるTA1と、上記式（２）におけるTA2と、は一致しないので、IOを消去するに際し、予め各式（１）、（２）の左辺を合わせ込む必要が生じることに留意されたい。
【００５２】
（３）また、上記のトルクパターンは、一定トルクパターンであることが好ましい。以上の構成によれば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、サーボモータ１の出力軸１ａの回転数の変化がシンプルになるので、トルク算出部１３による上記の算出が簡易化される。
【００５３】
ただし、必ずしも、サーボモータ１の制御に供されるトルクパターンを一定トルクパターンとする必要はなく、例えば、ステップ状に変化するトルクパターンであってもよいし、正弦波状に変化するトルクパターンであってもよい。ただし、この場合、上記式（１）〜（３）を流用するのであれば、例えば、図４（ａ）、（ｂ）において、回転数Ｎの変化量Ｎ１、N2のサンプリングする時間幅を狭くするなど、若干の留意が必要となる。
【００５４】
（４）また、第１加速データ２０及び第２加速データ２１は、サーボモータ１の回転始動時刻から所定時間経過した後のものであることが好ましい。以上の構成によれば、回転体２にかかるトルク（加速トルクTA）を一層高い精度で算出することができる。
【００５５】
なお、図３に示すトルク測定方法をコンピュータに実行させるための前述した制御プログラムは、FDやMO、CDROM、DVDなどといった記録媒体に記録して、又は、ネットワークを介して配布することができる。
【００５６】
また、上記実施形態において、トルク測定装置２００は、回転体２にかかるトルクであって、特に加速トルクTAを測定するものとしたが、これに代えて、減速トルクを測定するものとしてもよい。この場合でも、回転体２のイナーシャが未知なのに加速トルクTAを測定できた、という上述した理論を正負の整合を図った上で適用すれば、問題なく減速トルクを測定することができる。
【００５７】
＜第二実施形態＞
次に、図５及び図６を参照しつつ、本願発明の第二実施形態に係るイナーシャ測定装置３００について説明する。以下、本実施形態が上記第一実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明は適宜、割愛する。上記第一実施形態の構成要素と対応する構成要素については原則として、同一の符号を付す。
【００５８】
本実施形態に係るイナーシャ測定装置３００は、図５に示すように、前述したトルク算出部１３に代えて、イナーシャ算出部２２（イナーシャ算出手段）を備えている。イナーシャ算出部２２は、RAM７に記憶されている第１加速データ２０及び第２加速データ２１と、前述の所定のイナーシャIPと、に基づいて、回転体２のイナーシャIOを算出し（S400）、算出した回転体２のイナーシャIOをRAM７に記憶させると共に、CRT５０に表示する（S410）。
【００５９】
具体的には、上記式（１）及び（２）からTA1及びTA2を消去することにより、下記式（４）が導かれる。
【００６０】
【数４】
2011145077.tif 000006
【００６１】
そこで、イナーシャ算出部２２は、RAM７に記憶されている第１加速データ２０（N1,t1）及び第２加速データ２１（N2,t2）と、上記所定のイナーシャIPと、に基づいて上記式（４）のように回転体２の出力軸１ａまわりのイナーシャIOを算出する。
【００６２】
そして、トルク算出部１３は、算出したイナーシャIOをRAM７に記憶させると共に、CRT５０に表示する。
【００６３】
＜まとめ＞
（７）以上説明したように本実施形態に係るイナーシャ測定装置３００は、以下のように構成される。イナーシャ測定装置３００は、第１取得部１０と、第２取得部１１と、第３取得部１２と、イナーシャ算出部２２手段と、を備える。以上の構成によれば、手軽に、高い精度で、回転体２のイナーシャIOを測定することができる。
【００６４】
なお、図６に示すイナーシャ測定方法をコンピュータに実行させるための制御プログラムは、FDやMO、CDROM、DVDなどといった記録媒体に記録して、又は、ネットワークを介して配布することができる。
【００６５】
以上に本願発明の好適な実施形態を説明したが、各実施形態は以下のようにして変更することができる。
【００６６】
例えば、図４に示す第１加速データ２０や第２加速データ２１、所定のイナーシャIPは、FDやMO、CDROM、DVDなどといった記録媒体によって提供され、又はネットワークを介して提供されることとしてもよい。この場合、第１取得部１０は、何れかの提供形態によって提供された第１加速データ２０を読み込むなどして取得すればよい。第２取得部１１や第３取得部１２についても同様である。
【００６７】
また、図３において、第１加速データ２０を取得するステップ（S310）と、第２加速データ２１を取得するステップ（S320）と、既知イナーシャIPを取得するステップ（S330）と、を含むトルク測定方法は、例えば、S330→S320→S310などといったように、順番を入れ替えて実施することができる。図６についても同様である。
【符号の説明】
【００６８】
１  サーボモータ
２  回転体
５  付加慣性体
２００  トルク測定装置
IP  回転体２に取り付けられた付加慣性体５の出力軸１ａまわりのイナーシャ
【図１】
2011145077.tif 000007
【図２】
2011145077.tif 000008
【図３】
2011145077.tif 000009
【図４】
2011145077.tif 000010
【図５】
2011145077.tif 000011
【図６】
2011145077.tif 000012