CN106140878B - 转矩测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转矩测量仪，即便用于电动型胀管装置，也不受旋转起动时大转矩的影响，能准确测量胀管操作所必要的转矩值。转矩测量仪以转矩检测单元检测受动于被测对象的旋转体旋转而旋转的转动轴的转矩，其中，具备渐渐地对与被传递转动轴的旋转的从动轴联接的转矩检测单元的转矩探测轴进行传递的离合器机构；该离合器机构是摩擦离合器，具备在转动轴或从动轴中某一方带有的摩擦部、和在带有该摩擦部的转动轴或从动轴中另一方与摩擦部相面对配置的被接触部，使摩擦部与被接触部接触；使转动轴的旋转全部传递给转矩检测单元的转矩探测轴之后，计测转动轴停止时的转矩值。

Description

转矩测量仪

技术领域

本发明涉及检测譬如对插入热交换器或锅炉等的管板的管(管子)进行胀管的滚子式管子胀管装置的转矩的转矩测量仪。

背景技术

现在的管子胀管操作以滚子胀管法为主。譬如对插入热交换器或锅炉等的管板的管(管子)进行胀管的以电为驱动源的管子胀管装置，一般由插入热交换器等的管里的胀管器、使胀管器旋转的马达、将马达与胀管器连接起来的联轴器、和对马达的旋转速度及转矩进行控制的控制器构成。

通常，基于这种管子胀管装置的胀管操作按如下方式进行。

(1)用控制器设定旋转速度和转矩，驱动马达，让插入热交换器等的管里的胀管器旋转。

(2)马达达到所设定转矩时，马达停止。

(3)让马达反转，把胀管器从管拔出。

胀管操作就是通过上述(1)～(3)的一系列操作而完成的。故，关于是否正确地进行了胀管的判定，就是根据胀管器是否达到给定转矩(绕转轴的力矩)来判断。

另一方面，作为转矩管理之例，用转矩传感器检测马达输出转轴承受的转矩值(譬如参见专利文献1)，或者藉在一定电压状态控制电流来得到均匀转矩(譬如参见专利文献2)，通过检测马达转轴承受的转矩或电流值来判定插入管里的胀管器是否达到了给定转矩。

然而，由于马达与胀管器的距离或胀管器顶端部弯曲角度等容易引起传递转矩变动，所以未必能断定是否在胀管器的胀管部得到给定转矩，这是现状。

一般，基于滚子胀管法的胀管，需要让胀管工具旋转20～30转，达到给定转矩值时胀管工具就停止旋转。按该滚子胀管法，如上述，马达等旋转驱动机的转矩值设定成胀管条件之一。

达到所设定转矩值时，胀管即告结束(管与管板固接)。用电动型旋转驱动机进行胀管操作时。是否达到所设定转矩值，是通过测量旋转驱动机的电流值，将该电流值转变成转矩值来判断的。故，因为不直接测量转矩值，所以无法准确掌握胀管结束时实际上是否达到所设定转矩。

为此，需要一种用于准确检测胀管器转矩的转矩测量仪。目前也已存在一种采用受扭弹簧的转矩测量仪(譬如参见专利文献3)。具体而言，虽不能在胀管操作中测量旋转驱动机的转矩值，但在胀管施工前或胀管施工中定期测量旋转驱动机的转矩值，进行调整设定值的操作。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平7-290171号公报

专利文献2：特开2003-244985号公报

专利文献3：美国专利第3007336号公报

发明的内容

技术问题

然而，该转矩测量仪只能使用于气动型胀管装置。具体而言，该测量仪使用受扭弹簧传递转矩，仅让输入轴旋转数转来检测转矩。因此，由于电驱动型管子胀管装置中旋转起动时瞬间产生大转矩，所以检测出的不是胀管结束时的转矩值，而是旋转起动时的转矩值，无法适用。

故，不但是旋转起动时产生大转矩，而且在采用电流值容易变得不稳定的电动马达时无法准确测量胀管操作所必要的转矩值。

本发明目的就在于提供一种转矩测量仪，即便用于电动型胀管装置，也不受旋转起动时产生的大转矩的影响，能准确测量胀管操作所必要的转矩值。

解决方案

根据本发明的转矩测量仪，是一种以转矩检测单元检测受动于被测对象的旋转体旋转而旋转的转动轴的转矩的转矩测量仪，其特征在于，具备渐渐地对与被传递上述转动轴的旋转的从动轴联接的转矩检测单元的转矩探测轴进行传递的离合器机构；该离合器机构是摩擦离合器，具备在上述转动轴或上述从动轴中某一方带有的摩擦部、和在带有该摩擦部的上述转动轴或上述从动轴中另一方与上述摩擦部相面对配置的被接触部，使上述摩擦部与被接触部接触；藉上述摩擦离合器使上述转动轴的旋转同步，传递给转矩检测单元的转矩探测轴之后，计测转动轴停止时的转矩值。

根据本发明的转矩测量仪，其特征在于，上述摩擦离合器是通过工作空气使上述摩擦部与被接触部接触的气动离合器。

根据本发明的转矩测量仪，其特征在于，还具备调整对上述气动离合器的工作空气导入速度的速度控制单元。

上述的本发明中优选：上述被测对象是对插入热交换器或锅炉等的管板的管子进行胀管之际使用的以电为驱动源的管子胀管装置。

发明的效果

本发明具有这样的效果：能得到一种转矩测量仪，其即便用于电动型胀管装置，也不受旋转起动时产生的大转矩的影响，能准确测量胀管操作所必要的转矩。

附图说明

图1是表示本发明的转矩测量仪之结构的主视图。

图2是离合器罩去掉状态的图1的俯视图。

图3是图1的包括局部剖视图的侧视图。

图4是图1的气动离合器的气压回路图。

图5是示意图1的零部件构成的说明图。

具体实施方式

本发明是一种以转矩检测单元检测受动于被测对象的旋转体旋转而旋转的转动轴的转矩的转矩测量仪，其中，具备渐渐地对与从动轴联接的转矩检测单元的转矩探测轴传递转动轴旋转的离合器机构。

该离合器机构是摩擦离合器，具备在转动轴或从动轴中某一方带有的摩擦部、和在带有该摩擦部的转动轴或从动轴中另一方与摩擦部相面对配置的被接触部，使摩擦部与被接触部接触，使转动轴的旋转和与从动轴联接的转矩检测单元的转矩探测轴同步后计测转动轴停止时的转矩值。据此，能得到这样的转矩测量仪：即便用于电动型胀管装置，也不受旋转起动时产生的大转矩的影响，能准确测量胀管操作所必要的转矩。

作为本发明的离合器，也可不是机械啮合的啮合式离合器，而是摩擦离合器，该摩擦离合器是渐渐地使圆锥或圆板状摩擦部同与其相面对的被接触部接触，把作为传递源的转动轴的旋转转矩传递给作为传递目标的从动轴的机构。此时，通过调整摩擦部与被接触部的抵接载荷，能一边滑动一边平滑地将旋转转矩从转动轴传递给转矩探测轴，旋转起动时的大转矩不体现于测量结果。

作为优选的摩擦离合器，与其推举靠齿轮等的驱动使得摩擦部与被接触部迅速接触的离合器，莫如更推举靠工作空气渐渐地使摩擦部与被接触部均匀抵接的气动离合器。

气动离合器通过工作空气使摩擦部与被接触部接触，并使两者之间隙消失。此时，通过还具备调整对气动离合器的工作空气导入速度的速度控制单元，能容易地使摩擦部与被接触部渐渐地接触。

作为更具体的转矩测量仪，具备：检测转矩的转矩传感器；藉工作空气联接、以复位弹簧释放的气动离合器；一方与转矩传感器结合而另一方与气动离合器结合的联轴节；安装于气动离合器的驱动轴；将这些驱动轴、气动离合器、联轴节、转矩传感器组装于同轴上的支座。

根据本发明的转矩测量仪，让因被测对象的旋转体旋转而旋转的转动轴旋转一定时间后，让摩擦离合器动作，将转动轴的旋转渐渐地传递给转矩检测单元的转矩探测轴。给转矩探测轴传递了转矩的转动轴最终将停止旋转。转矩检测单元，通过计测转动轴停止时的转矩值，能以接近实际胀管操作之条件测量转矩，即，插入管里的胀管器渐渐地扩径，与管内面接触，转矩曲线与把管胀管成管板之际的转矩曲线接近。

如上所示，本发明的转矩测量仪，只要从外部供给工作空气即可使用，故具有即便在室外或电力情况不同的海外也容易使用的优点。另外，通过让转动轴旋转一定时间后开始供给工作空气，摩擦离合器的旋转部渐渐地与固定部接触，密接后停止旋转，故具有能以接近实际胀管操作的条件测量转矩的优点。而且还具有不受马达等旋转驱动机的旋转起动时过载之影响的优点。

实施例

图1是表示本发明的转矩测量仪之结构的主视图。图2是离合器罩去掉状态的图1的俯视图。图3是图1的侧视图。图4是图1的气动离合器的气压回路图。图5是示意图1的零部件构成的说明图。如图所示，本实施例的转矩测量仪10是检测对插入热交换器或锅炉等的管板的管(管子)进行胀管的滚子式管子胀管装置的转矩的。

一端部用心轴式联轴器(mandrel coupling)(用于连接胀管驱动机和胀管器的配件)与滚子式管子胀管装置的旋转驱动机连接的作为气动离合器转动轴的转动轴11、与该转动轴11另一端部联接的气动离合器20，藉与气动离合器20的从动轴联接的作为联轴节的联轴器12，被与作为转矩检测单元的转矩传感器13的转矩探测轴联接。即，转动轴的转动轴11、气动离合器20和转矩传感器13在同轴上被用3块固定设置板15、16和17支撑在基座14上。

3块固定设置板15、16和17当中，支撑转动轴11的前板15和支撑联轴器12的中间板16分别装配用于减轻旋转时摩擦的的球轴承18。在支撑转矩传感器13另一端部的背板17用方轴19支撑转矩传感器13，以不让转矩传感器13随气动离合器的从动轴转动在基座14上转动。

气动离合器20(旭精工公司制“CSCP2”)，在离合器罩23内装配与作为转动轴的转动轴11另一端部联接而转动的作为被接触部的圆盘21、和与从动轴联接且与圆盘21相面对装配的作为摩擦部的摩擦板22。圆盘21与摩擦板22联接时，转动轴11的转动就被传递给与转矩传感器13的转矩探测轴13a联接的从动轴。另外，在离合器罩23的上部装配有提手30。

在气动离合器20的转动轴11侧，具备活塞部和空气腔(缸体部)的驱动机构，以便将圆盘21向摩擦板22侧推压，将转动轴的转矩向气动离合器20的从动轴传递。本实施例的气动离合器，以工作空气产生的气压将圆盘21向摩擦板22侧推压而联接之，排泄工作空气时以复位弹簧释放联接。圆盘21沿花键轴朝轴向运动。气动离合器形成能调整被接触部与摩擦部之间隙的结构。本实施例中，通过向藉联轴器12与气动离合器20的从动轴联接的转矩传感器13的转矩探测轴13a传递转动轴的转矩来测量转矩。

工作空气与装配在前板15侧旁的供给口24连通而被导入，藉与该供给口24连通的气门开关25从气动离合器20的上面导入。在对气动离合器20的导入口装配有作为调整工作空气导入速度的速度控制单元的速度控制器26。

该转矩测量仪10的使用方法如下。

(1)将转矩测量仪10的转动轴11和进行测量的滚子式管子胀管装置的旋转驱动机连接起来。关于连接，只要譬如以用于将胀管装置的马达等驱动部与胀管器连接起来的配件即心轴式联轴器直接和转矩测量仪10连接起来即可。

(2)用胀管装置的控制器设定胀管条件(旋转速度和转矩值)。

(3)以所设定胀管条件驱动旋转驱动机(马达)。

(4)马达达到所设定旋转速度后，如图4所示，打开气门开关25，给转矩测量仪10供给工作空气。

(5)气动离合器20的圆盘21与摩擦板22接触，转矩渐渐地被传递给转矩传感器13。

(6)当达到在胀管装置侧所设定的转矩时，马达停止旋转，此时的转矩值被显示于转矩传感器13。

(7)设定值和所检测出的转矩值有差异时，调整设定值。

(8)让设定值和转矩值达到一致后，用滚子式管子胀管装置对插入到热交换器或锅炉等的管板里的管进行胀管。

滚子式管子胀管装置的旋转驱动机的转矩向转矩传感器13传递的路径如下。

(1)转动轴11的转动被传递给气动离合器20的圆盘21侧的转动轴，使圆盘旋转。

(2)工作空气被提供给气动离合器20时，圆盘21被朝摩擦板22推压，从动轴上的摩擦板22被连动而欲旋转。

(3)被传递给从动轴的旋转，其转矩被传递给藉联轴器12与从动轴联接的转矩传感器13的转矩探测轴13a。

(4)由于转矩传感器13的另一端侧因方轴19而被阻止旋转，所以变成背板17承受转矩，转矩值由转矩传感器13计测。

另外，关于工作空气供给，空气供给速度快时，旋转驱动机会急停，检测出的就成了加权了旋转体惯性的转矩值。故，对气动离合器的工作空气导入速度，通过调整速度控制器26来适当地设定。具体而言，关于旋转驱动机的停止速度，经验上看，化10～20秒左右慢慢地停止为宜。

另外，本实施例的转矩测量仪中，迫使旋转驱动机停止所要的能量都被转换成热。虽然附加有冷却翼27，以向圆盘21散热，避免因启动或高频度联接而至过热，但是连续测量时还是不可避免主体发热，测量后需要留出一些冷却时间。

实用性

通过让转动轴旋转一定时间后才开始供给工作空气，能以接近实际胀管操作之条件测量转矩，即便是电动型胀管装置也能适用。另外，虽然本实施例给出的是作为被接触部的圆盘配置在转动轴、作为摩擦部的摩擦板配置在从动轴之例，但是毋庸置疑，圆盘和摩擦板往转动轴或从动轴的配置是可选择的。

标号说明

10―转矩测量仪

11―驱动轴(转动轴)

12―联轴器(联轴节)

13―转矩传感器(转矩检测单元)

13a―转矩探测轴(从动轴)

14―基座

15―前板(固定设置板)

16―中间板(固定设置板)

17―背板(固定设置板)

18―球轴承

19―方轴

20―气动离合器

21，22―摩擦离合器(离合器机构)

21―圆盘(被接触部)

22―摩擦板(摩擦部)

23―离合器罩

24―供给口

25―气门开关

26―速度控制器(速度控制单元)

27―冷却翼

30―提手

Claims (3)

1.一种转矩测量仪，以转矩检测单元检测受动于被测对象的旋转体旋转而旋转的转动轴的转矩，其特征在于，上述被测对象是对插入热交换器或锅炉的管板的管子进行胀管之际使用的以电为驱动源的管子胀管装置；具备离合器机构，该离合器机构对与被传递上述转动轴的旋转的从动轴联接的转矩检测单元的转矩探测轴传递上述转动轴的旋转，渐渐地使上述转矩探测轴和上述转动轴同步；该离合器机构是摩擦离合器，具备在上述转动轴或上述从动轴中某一方带有的摩擦部、和在带有该摩擦部的上述转动轴或上述从动轴中另一方与上述摩擦部相面对配置的被接触部，使上述摩擦部与被接触部接触；藉上述摩擦离合器使上述转动轴的旋转同步传递给转矩检测单元的转矩探测轴之后，转矩达到在胀管装置侧所设定的转矩，计测转动轴停止时的转矩值。

2.按权利要求1所述的转矩测量仪，其特征在于，上述摩擦离合器是通过工作空气使上述摩擦部与被接触部接触的气动离合器。

3.按权利要求2所述的转矩测量仪，其特征在于，还具备调整对上述气动离合器导入工作空气之速度的速度控制单元。

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