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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmoment-Messvorrichtung,
bei der Vorgänge
der Reinigung einfach durchzuführen
sind, um Öldunst
oder dergleichen zu entfernen, der an Signalempfangseinheiten anhaftet,
die zum Empfang von optischen Signalen von einem Rotor geeignet
sind.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Eine
Drehmoment-Messvorrichtung ist zwischen einer Drehwelle an einem
Antriebsende und einer Drehwelle an einem Lastende angeordnet, um das
Rotationsdrehmoment ohne Berührung
dieser Wellen zu messen. In einer Anwendung wird die Drehmoment-Messvorrichtung
zum Messen des Rotationsdrehmoments zwischen einer Messwalze und einem
Bremsmechanismus in einem Chassisdynamo verwendet, der eingesetzt
ist, um vom Rad eines Automobils gedreht zu werden (vgl.
EP 1 170 577 A2 ).
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1 ist
eine Vorderansicht einer herkömmlichen
Drehmoment-Messvorrichtung,
während 2 eine
Teilseitenansicht im Querschnitt der herkömmlichen Drehmoment-Messvorrichtung
ist.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt ist, ist eine
herkömmliche
Drehmoment-Messvorrichtung 50 aus
einem Rotor 51, der zwischen einer antriebsseitigen Welle 91 und
einer lastseitigen Welle 93 angeordnet ist, und einem festen
Körper 55,
der an der Außenseite
des Rotors 51 angebracht ist, aufgebaut und ist zwischen
der antriebsseitigen Welle 91 und der lastseitigen Welle 93 angebracht.
Der Rotor 51 ist einstückig
mit einem antriebsseitigen Flanschabschnitt 52, der an
einem Flansch 92 der antriebsseitigen Welle 91 angebracht
ist, mit einem lastseitigen Flanschabschnitt 54, der an
einem Flansch 94 der lastseitigen Welle 93 angebracht
ist, und mit einem hohlen Körperabschnitt 53 zwischen
dem antriebsseitigen Flanschabschnitt 52 und dem lastseitigen Flanschabschnitt 54 ausgebildet,
und der feste Körper 55 ist
aus einem ringförmigen
Abschnitt 56, der an der Außenseite des lastseitigen Flanschabschnitts 54 bereitgestellt
ist, und einem Chassis 57, an dem der ringförmige Abschnitt 56 über einen
Befestigungsabschnitt 58 angebracht ist, aufgebaut.
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Eine
Primärspule 87 ist
in dem an der Außenseite
des lastseitigen Flanschabschnitts 54 bereitgestellten
ringförmigen
Abschnitt 56 bereitgestellt, und eine Sekundärspule 88 ist
um der Außenperipherie
des lastseitigen Flanschabschnitts 54 bereitgestellt, wobei
die Primärspule 87 und
die Sekundärspule 88 einen
Drehtransformator 89 zur Versorgung des Rotors 51 mit
elektrischer Energie bilden.
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In
einem hohlen Abschnitt 59 des hohlen Körperabschnitts 53 ist
eine Dehnungsmessgerät-Drehmomentdetektionseinheit 61 bereitgestellt, mehrere
lichtemittierende Elemente 67a bis 67n zum Emittieren
von Licht oder optischen Signalen auf der Grundlage der Ausgabe
einer Drehmomentdetektionseinheit 61 sind um der Außenperipherie
des lastseitigen Flanschabschnitts 54 bereitgestellt, eine
optische Faser 71 zum Empfangen der optischen Signale von
den lichtemittierenden Elementen 67a bis 67n ist
entlang der Primärspule 87 im
ringförmigen Abschnitt 56 angeordnet,
und am Endabschnitt der optischen Faser 71 ist eine optische
Signalumwandlungseinheit (nicht dargestellt) zur Umwandlung in elektrische
Signale bereitgestellt.
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Wenn
sich die antriebsseitige Welle 91 dreht und für einen
Antrieb sorgt, detektiert folglich die Drehmoment-Messvorrichtung 50 die
Ausgabe der Drehmomentdetektionseinheit 61 über die
lichtemittierenden Elemente 67a bis 67n und die
optische Faser 71 mithilfe der optischen Signalumwandlungseinheit,
wodurch das Rotationsdrehmoment detektiert wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist die herkömmliche Drehmoment-Messvorrichtung 50 zwar zwischen
der antriebsseitigen Welle 91 und der lastseitigen Welle 93 angeordnet
und kann das Drehmoment ohne Berührung
des drehenden Abschnitts messen, doch sind die Drehmoment-Messvorrichtungen
in vielen Fällen
in einer Umgebung installiert, in der Öldunst oder dergleichen erzeugt
wird.
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Infolgedessen
kann der an der lichtempfangenden Faser 71 als lichtempfangenden
Abschnitt anhaftende Öldunst
oder dergleichen die Messgenauigkeit beeinträchtigen oder abnormale Bedingungen,
wie etwa die Unmöglichkeit
der Durchführung
einer Messung, schaffen, sodass die lichtempfangende Faser 71 gereinigt
werden muss. Der Reinigungsvorgang ist jedoch recht schwierig durchzuführen, da
die lichtempfangende optische Faser 71 im Inneren des ring förmigen Abschnitts 56 angeordnet
ist, woraus das Bedürfnis
nach einer Verbesserung des Reinigungsvorgangs erwächst.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Lichte des obigen Problems des Stands
der Technik entwickelt, und daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Drehmoment-Messvorrichtung bereitzustellen, bei der die Vorgänge der
Reinigung an den lichtempfangenden Abschnitten zum Empfang optischer
Signale vom Rotor einfach sind.
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Zur
Lösung
der obgenannten Aufgabe ist eine Drehmoment-Messvorrichtung bereitgestellt, wie
sie in Anspruch 1 definiert ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Drehmoment-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls
einen Gleitmechanismus zum Gleiten der transparenten Platte durch
manuelle Betätigung.
Die Drehmoment-Messvorrichtung kann ferner einen motorbetriebenen
Gleitmechanismus zum Gleiten der transparenten Platte durch Betätigung eines
Arbeitsschalters umfassen. Wird eine abnormale Kontamination auf
der transparenten Platte detektiert, so ist die transparente Platte
gegebenenfalls mittels des motorbetriebenen Gleitmechanismus gleitbar.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den nachstehenden
Ansprüchen
und den beigefügten
Zeichnungen deutlicher hervor, in denen:
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1 eine
Vorderansicht einer herkömmlichen
Messvorrichtung ist,
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2 eine
Teilseitenansicht im Querschnitt der herkömmlichen Drehmoment-Messvorrichtung ist,
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3 eine
Vorderansicht einer Drehmoment-Messvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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4 eine
teilweise ausgeschnittene Seitenansicht der Drehmoment-Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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5 eine
auseinandergezogene, perspektivische Ansicht ist, die eine transparente
Platte zeigt, die mittels einer Schutzabdeckung an einem Chassis angebracht
ist, und
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6a eine
auseinandergezogene, perspektivische Ansicht ist, die eine transparente
Platte zeigt, die mittels einer Schutzabdeckung an einem Chassis
angebracht ist und mittels eines Gleitmechanismus gleitbar ist,
während 6B eine
Querschnittsansicht des Gleitmechanismus ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend
werden hier nun die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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3 ist
eine Vorderansicht einer Drehmoment-Messvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 4 ist eine teilweise
ausgeschnittene Seitenansicht der in 3 gezeigten
Drehmoment-Messvorrichtung.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, ist eine Drehmoment-Messvorrichtung 10 der
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aus einem Rotor 11, der zwischen
einer antriebsseitigen Welle 91 und einer lastseitigen
Welle 93 angeordnet ist, und einem festen Körper 15,
der an der Außenseite
des Rotors 11 angebracht ist, aufgebaut und ist zwischen der
antriebsseitigen Welle 91 und der lastseitigen Welle 93 angebracht.
Der Rotor 11 ist einstückig
mit einem antriebsseitigen Flanschabschnitt 12, der an einem
Flansch 92 der antriebsseitigen Welle 91 angebracht
ist, mit einem lastseitigen Flanschabschnitt 14, der an
einem Flansch 94 der lastseitigen Welle 93 angebracht
ist, und mit einem hohlen Körperabschnitt 13 zwischen
dem antriebsseitigen Flanschabschnitt 12 und dem lastseitigen
Flanschabschnitt 14 ausgebildet. Der feste Körper 15 ist
aus einem halbstrukturierten ringförmigen Abschnitt 16,
der an der Außenseite
des lastseitigen Flanschabschnitts 14 bereitgestellt ist,
und einem Chassis 17, an dem der halbstrukturierte ringförmige Abschnitt 16 angebracht ist,
aufgebaut.
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Der
antriebsseitige Flanschabschnitt 12 ist am Flansch 92 durch
eine Schraube (nicht dargestellt) angebracht, die durch ein Gewindeloch 12a im antriebsseitigen
Flanschabschnitt 12 und ein Befestigungsloch 92a im
Flansch 92 geführt
ist. Auch der lastseitige Flanschabschnitt 14 ist am Flansch 94 durch
eine Schraube (nicht dargestellt) angebracht, die durch ein Gewindeloch 14a im
lastseitigen Flanschabschnitt 14 und ein Befestigungsloch 94a im Flansch 94 geführt ist.
Der hohle Körperabschnitt 13 ist
durch den antriebsseitigen Flanschabschnitt 12 und den
lastseitigen Flanschabschnitt 14 verwunden, um einen dehnungsverursachenden
Körper
zu bilden.
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Der
halbstrukturierte ringförmige
Abschnitt 16 weist halbringförmige Abschnitte 16a und 16b auf, deren
obere Enden beide mittels eines leitfähigen Verbindungselements 16T verbunden
sind, und die unteren Enden der halbringförmigen Abschnitte 16a und 16b sind
in einem isolierten Zustand an Befestigungselementen 18a und 18b,
die am Chassis 17 angebracht sind, befestigt. Da der halbstrukturierte
ringförmige
Abschnitt 16 eine nicht durchgängige Ringform mit Einschnitt
am unteren Ende aufweist und in einem isolierten Zustand befestigt
ist, kann der halbstrukturierte ringförmige Abschnitt 16 als
Primärspule dienen
und einfach angebracht oder abgenommen werden. Diese Primärspule bildet
gemeinsam mit einer Sekundärspule 38,
die an der Außenperipherie des
lastseitigen Flanschabschnitts 14 bereitgestellt ist, einen
Drehtransformator 39 und kann den Rotor 11 mit
elektrischer Energie versorgen.
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In
einem hohlen Abschnitt 19 des hohlen Körperabschnitts 13 ist
eine Dehnungsmessgerät-Drehmomentdetektionseinheit 21 bereitgestellt, und
mehrere lichtemittierende Elemente 27a bis 27n sind
entlang der Außenperipherie
des lastseitigen Flanschabschnitts 14 bereitgestellt, um
als Antwort auf die Ausgabe der Drehmomentdetektionseinheit 21 Licht
zu emittieren und ein optisches Signal L zu übertragen. Im Chassis 17 ist
eine optische Faser 31 zum Empfangen optischer Signale
von den lichtemittierenden Elementen 27a bis 27n in
linearer Form angeordnet, wobei beide Endabschnitte L-förmig gebogen
sind, sodass sie kompakt im Inneren des Chassis 17 untergebracht
sein kann. Zudem ist im Chassis 17 an seiner Oberseite
eine transparente Platte 43 angebracht, die dem optischen
Signal den Durchtritt gestattet, und die transparente Platte 43 dient
dazu, den Eintritt von Öldunst,
Staub oder dergleichen in das Innere des Chassis 17 zu
verhindern und die lichtempfangende Faser 31 zu schützen. Eine Schutzabdeckung 41 für den Schutz
der transparenten Platte 43 ist am Chassis 17 angebracht,
und die transparente Platte 43 ist abnehmbar an der Schutzabdeckung 41 befestigt.
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Gegenüber den
Stirnflächen
der optischen Faser 31 sind optische Signalumwandlungseinheiten 33a und 33b zum
Empfangen optischer Signale über optische
Hochpassfilter 32a und 32b und zum Umwandeln dieser
in elektrische Sig nale bereitgestellt. Elektrische Komponenten des
Rotors 11 sind an einer Grundplatte 28 angebracht.
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5 zeigt
die transparente Platte, die mittels der Schutzabdeckung 41 am
Chassis 17 angebracht ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, weist die Schutzabdeckung 41 eine
Lichtleitöffnung 41a,
um dem optischen Signal L den Durchtritt zu ihrer Oberseite zu gestatten,
und Löcher 41b zum
Einführen
der transparenten Platte 43, die sich an ihrer linken und
rechten Seitenoberfläche öffnen, auf.
Die Schutzabdeckung 41 ist durch Einschrauben von Schrauben 42 durch
Löcher 41c in
Gewindelöcher 41d am
Chassis 17 angebracht. Ein Kanal 44 ist im Chassis 17 ausgebildet,
und die transparente Platte 43 kann von den Einführungslöchern 41b aus
in die am Chassis 17 angebrachte Schutzabdeckung 41 eingeführt werden. Die
transparente Platte 43 wird gleitbewegt und abgenommen,
wie anhand des Pfeils S dargestellt ist, sodass der Öldunst oder
dergleichen, der an der transparenten Platte 43 anhaftet,
entfernt werden kann. Ein Lichtleitloch 45 ist im Chassis 17 bereitgestellt,
und das durch die Lichtleitöffnung 41a durchtretende
optische Signal L tritt durch die transparente Platte 43 und
das Lichtleitloch 45 hindurch und fällt auf die optische Faser 31 ein,
die im Inneren des Chassis 17 so wie in 3 dargestellt
angeordnet ist.
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6A ist
eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die einen im
Chassis bereitgestellten Gleitmechanismus zeigt, und 6B ist
eine Querschnittsansicht des Gleitmechanismus.
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Wie
in 6B dargestellt ist, ist ein Gleitmechanismus 40 im
Inneren des Chassis 17 angeordnet. Der Gleitmechanismus 40 weist
einen Arbeitsknopf 47 und eine Walze 48, die an
einer Welle 49 angebracht ist, die durch den Arbeitsknopf 47 gedreht wird,
auf, und wenn die transparente Platte 43 durch das Einführungsloch 41b in
den Kanal 44 eingeführt wird,
gerät sie
in Kontakt zur Walze 48. Durch Drehen des Arbeitsknopfs 47 kann
die transparente Platte 43 im Kanal 44 gleitbewegt
und abgenommen werden, wie anhand des Pfeils S dargestellt ist,
sodass Öldunst
oder dergleichen, der sich auf der transparenten Platte 43 befindet,
entfernt werden kann. Das optische Signal L, das durch das Lichtleitloch 41a durchtritt,
tritt durch die transparente Platte 43 und das Lichtleitloch 45 und
fällt auf
die im Inneren des Chassis 17 angeordnete optische Faser 31 ein.
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Der
Gleitmechanismus 40 kann durch einen Motor (nicht dargestellt)
angetrieben sein, um die Welle 49 zu drehen, sodass die
transparente Platte 43 gleitbewegt und abgenommen werden
kann, um den darauf befindlichen Öldunst oder dergleichen zu entfernen.
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Schmutzstoffe
auf der transparenten Platte 43 können als Pegel des optischen
Signals, das durch die transparente Platte 43 tritt, detektiert
werden, und der Öldunst
und dergleichen auf der transparenten Platte 43 kann automatisch
entfernt werden, indem die transparente Platte 43 mittels
des im Gleitmechanismus 40 bereitgestellten Motors auf
der Grundlage des detektierten Schmutzstoffpegels gleitbewegt wird.
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Außerdem kann
ein dünner
Film auf der Oberfläche
der transparenten Platte 43 aufgebracht sein, und durch
Abziehen dieses Films kann der Öldunst
oder dergleichen auf der transparenten Platte 43 entfernt
werden.
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Nun
wird der Betrieb der Drehmoment-Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 4 dargestellt ist, sind Dehnungsmessgeräte am hohlen
Abschnitt 19 des hohlen Körperabschnitts 13 des
dehnungsverursachenden Körpers
entlang der Umfangsrichtung angebracht, und die Dehnungsmessgeräte bilden
einen Teil einer Wheatstonebrücke
zur Ausbildung der Drehmomentdetektionseinheit 21. Eine
Analogausgabe der Drehmomentdetektionseinheit 21 wird durch
die lichtemittierenden Elemente 27a bis 27n in
das optische Signal L umgewandelt, das daraufhin übertragen
wird.
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Im
festen Körper 15 wird
das optische Signal L der lichtemittierenden Elemente 27a bis 27n über die
transparente Platte 43 von der optischen Faser 31 empfangen,
nachdem es durch eine Streuplatte 34 gestreut wurde, und
das empfangene optische Signal L wird in der optischen Faser 31 nach
rechts und nach links übertragen.
Die optischen Hochpassfilter 32a und 32b entfernen
einfallendes Licht, das von Leuchtstofflampen oder dergleichen erzeugt
wird, und die Drehmomentdetektion wird ausgeführt, indem das optische Signal
mittels der optischen Signalumwandlungseinheiten 33a und 33b in
ein Drehmomentsignal, bei dem sich um ein elektrisches Signal handelt,
umgewandelt wird. Die transparente Platte 43 ist gleitbar
und abnehmbar, sodass der Öldunst oder
dergleichen, der an der transparenten Platte 43 anhaftet,
entfernt werden kann, indem die Platte 43 herausgenommen
wird.
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Im
festen Körper 15 wird
eine elektrische Energie mit einer bestimmten Frequenz erzeugt und über den
Drehtransformator 39 zur Rotorseite geführt. Dann wird die elektrische
Energie in Gleichstrom umgewandelt und in den Rotor 11 eingespeist.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird gemäß der Drehmoment-Messvorrichtung 10 der
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beim Antreiben der antriebsseitigen Welle 91 die
Ausgabe der Drehmomentdetektionseinheit 21 durch die lichtemittierenden
Elemente 27a bis 27n in das optische Signal L
umgewandelt, das übertragen
wird, wodurch die Messung des Rotationsdrehmoments durchgeführt wird.
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Die
optische Faser 31, die das optische Signal L empfängt, ist
im Inneren des Chassis 17 installiert, und die transparente
Platte 43 ist abnehmbar an der optischen Signalempfangsseite
des Chassis 17 installiert, wodurch der Öldunst oder
dergleichen an der transparenten Platte 43 einfach entfernt
werden kann.
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Obwohl
die Drehmoment-Messvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung für einen
Fall erklärt
wurde, bei dem eine einzige optische Faser 31 verwendet
wird, können
auch mehr als eine optische Faser in Kombination mit einer oder mehreren
optischen Signalumwandlungseinheiten an beiden Enden dieser Fasern
für den
Empfang optischer Signale verwendet werden.
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Bei
der Drehmoment-Messvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der lichtemittierenden
Elemente 27a bis 27n so festgelegt, dass die optische
Faser 31 durchgehend optische Signale von einem beliebigen der
mehreren lichtemittierenden Elemente 27a bis 27n empfangen
kann, und das Rotationsdrehmoment kann selbst dann gemessen werden,
wenn die Wellen des antriebsseitigen Flanschabschnitts 12 und
des lastseitigen Flanschabschnitts 14 gestoppt werden oder
sich mit geringer Geschwindigkeit drehen.
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Eine
Drehmoment-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen
Rotor mit einem hohlen Körperabschnitt,
der zwischen einem antriebsseitigen Flanschabschnitt und einem lastseitigen
Flanschabschnitt ausgebildet ist; lichtemittierende Elemente, die
an einer Peripherie des Rotors 11 angeordnet sind, zum
Emittieren optischer Signale auf der Basis einer Ausgabe von einer
an einem hohlen Abschnitt des hohlen Körperabschnitts angeordneten
Drehmomentdetektionseinheit; eine transparente Platte, die an einem
außerhalb
des Rotors angeordneten Chassis angebracht ist, um den Durchtritt
der optischen Signale dort hindurch zu gestatten; eine Signalempfangseinheit,
die am Chassis angebracht ist, zum Empfangen optischer Signale über die transparente
Platte, wobei die transparente Platte vom Chassis abgenommen werden
kann. Das Entfernen und Säubern
von Öldunst
oder dergleichen, der an der transparenten Platte anhaftet, kann
einfach durchgeführt
werden, und der Vorgang der Reinigung der lichtempfangenden Abschnitte
kann einfach ausgeführt
werden.
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Die
Drehmoment-Messvorrichtung kann den Gleitmechanismus zum Gleiten
der transparenten Platte durch manuelle Betätigung aufweisen, und somit
kann die transparente Platte einfach abgenommen werden, sodass an
der transparenten Platte anhaftender Öldunst oder dergleichen einfach
entfernt werden kann.
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Ferner
kann die Drehmoment-Messvorrichtung einen motorbetriebenen Gleitmechanismus
aufweisen, der die transparente Platte durch die Betätigung eines
Arbeitsschalters gleitbewegt, und somit kann die transparente Platte
einfach abgenommen werden, sodass an der transparenten Platte anhaftender Öldunst oder
dergleichen einfach entfernt werden kann.
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Des
Weiteren kann die transparente Platte durch den motorbetriebenen
Gleitmechanismus gleitbewegt werden, wenn eine unerwünschte Kontamination
auf der transparenten Platte detektiert wird, und somit kann an
der transparenten Platte anhaftender Öldunst oder dergleichen zu
einem angemessenen Zeitpunkt entfernt werden.
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Auch
wenn hierin zu Zwecken der Veranschaulichung eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurde, versteht
es sich, dass die erfinderischen Konzepte auch auf verschiedene
andere Weisen ausgeführt und
eingesetzt werden können,
und dass die beigefügten
Ansprüche
in der Absicht verfasst wurden, auch derartige Variationen abzudecken,
mit Ausnahme der durch den Stand der Technik gegebenen Einschränkungen.