JP2009103507A - Torque sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor which is small-sized and lightweight, has a reduced thickness and is designed for electrically measuring a minute torque and which is capable of measuring the torque more accurately even in the case of electrically measuring the minute torque. <P>SOLUTION: The torque sensor 1 is composed of a strain body 2 formed of a strip-shaped metal member of which either end is made an inner end and the other an outer end and which is formed in the shape of a single-fold coil around the inner end so that a plane part is formed at an arbitrary position of the metal member, and a strain gage 14 disposed on either or both of surfaces of the plane part of the strain body. In the case when the torque in the coiling direction of the coil-shaped strain body is inputted to the strain body and the body is relatively deformed in the direction of coiling in or opening, a strain caused in the surface of the strain body is detected by the strain gage and thereby the inputted torque is made measurable. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、歪ゲージが配置可能な平面部を有する渦巻状の起歪体と、この平面部に配置された歪ゲージとから構成されるトルクセンサであって、起歪体に対して外力が入力されて起歪体に歪が生じると、その平面部に配置された歪ゲージが歪みを検知し、入力された外力のトルクを検出することが可能なトルクセンサに関する。   The present invention is a torque sensor including a spiral strain generating body having a flat surface portion on which a strain gauge can be arranged, and a strain gauge disposed on the flat surface portion, and an external force is applied to the strain generating body. The present invention relates to a torque sensor that can detect a torque of an input external force when a strain gauge disposed on the plane portion detects the strain when the strain is generated and strain is generated in the plane.

従来、0.05cN m〜150cN m程度の比較的小さいトルクを測定するためのトルク測定器として、トルクゲージが提案されている。このトルクゲージは、例えば、電子機器や精密機器等に設けられた回転つまみ等の回転体の、回動に要するトルクの測定等に用いられる。   Conventionally, a torque gauge has been proposed as a torque measuring device for measuring a relatively small torque of about 0.05 cN m to 150 cN m. This torque gauge is used, for example, for measuring the torque required for rotation of a rotating body such as a rotary knob provided in an electronic device or precision device.

例えば、特許文献1には、トルクゲージの一例が記載されている。このトルクゲージは、筒状の握り部と、握り部の軸心に設けられた主軸と、該主軸周りに装着された渦巻バネ、と、被測定物を掴むためのチャックなどから構成される。そして、渦巻バネはその内端が主軸に固定され、外端が握り部に固定されている。   For example, Patent Document 1 describes an example of a torque gauge. This torque gauge includes a cylindrical gripping part, a main shaft provided at the axis of the gripping part, a spiral spring mounted around the main shaft, a chuck for gripping the object to be measured, and the like. The spiral spring has an inner end fixed to the main shaft and an outer end fixed to the grip portion.

このトルクゲージによりトルクを測定する際の動作は、まず、測定対象となるつまみ等の回転体をチャックによって掴んで固定し、その状態で使用者がトルクゲージを回転させる。そうすると、トルクゲージを回転させるトルクが渦巻バネに対して入力され、渦巻きばねがその弾性力に応じて巻き込むように変形しつつ、握り部と主軸とが相対的に回転していく。この際に、渦巻きばねに入力されるトルクとそれによって生じる変形量(変位量)との関係から換算されたトルク値が刻まれた目盛部によって、回転体に対して加えられているトルク値を知ることができる。   In the operation for measuring the torque with the torque gauge, first, a rotary body such as a knob to be measured is held and fixed by the chuck, and the user rotates the torque gauge in this state. Then, a torque for rotating the torque gauge is input to the spiral spring, and the grip portion and the main shaft rotate relatively while the spiral spring is deformed so as to be wound according to the elastic force. At this time, the torque value applied to the rotating body is expressed by the scale portion in which the torque value converted from the relationship between the torque input to the spiral spring and the deformation amount (displacement amount) generated thereby is engraved. I can know.

そして、回転体に対してトルクを加えていくと、あるトルクを超えたところで回転体は回転を始め、渦巻バネの弾性変形が解消していくとともに測定されるトルクも減少していくため、回転体が回転を始めるまでに測定された最大トルク値がその回転体を回転させるのに必要なトルク(起動トルク)ということになる。従って、このトルクゲージにおいて、回転体が回転を始めるまでに測定された最大トルクを確認するか、入力された最大トルクが目盛部に表示されるようないわゆる置き針式の構造とすれば、回転体の起動トルクが測定できる。   When torque is applied to the rotating body, the rotating body starts rotating when a certain torque is exceeded, and the elastic deformation of the spiral spring disappears and the measured torque decreases. The maximum torque value measured until the body starts rotating is the torque (starting torque) necessary to rotate the rotating body. Therefore, in this torque gauge, if the maximum torque measured before the rotating body starts rotating or a so-called needle-type structure in which the input maximum torque is displayed on the scale, Measure body starting torque.

このような従来のトルクゲージにおいては、トルク測定のための弾性体には渦巻バネが用いられており、バネの弾性変形の量と入力されるトルクとの関係から機械的にトルクを計測していた。しかし、その場合にはトルクをデジタルで算出することはできず、測定されたトルクを数値データとして表示したり、直接保存・出力したりすることができない。   In such a conventional torque gauge, a spiral spring is used as an elastic body for torque measurement, and the torque is mechanically measured from the relationship between the amount of elastic deformation of the spring and the input torque. It was. However, in that case, the torque cannot be calculated digitally, and the measured torque cannot be displayed as numerical data, nor can it be directly stored or output.

一方、測定した荷重等の力をデジタル表示するためには、力を電気的な信号として測定する必要があるが、通常このような電気的な信号として力や荷重の測定を行う場合には、鋼材などの起歪体の表面に歪ゲージを取りつけて構成されるロードセルが用いられる。ロードセルは、鋼材などの起歪体に対して荷重を加えることにより歪を発生させ、その歪を歪ゲージによって検知することにより、加えられた荷重を測定可能とするものである。ここで、歪ゲージは、合成樹脂製ベース材上に金属箔製抵抗線が貼り付けられて形成されるもので、自身の歪みにより抵抗値が変化する電気抵抗である。通常、この歪ゲージを用いてブリッジ回路を構成し、歪を検出する対象物上に貼り付けて使用する。歪が生じると、ブリッジ回路の中間地点に電位差が生じ、歪み量に対応する電圧が出力されるため、その出力から測定対象物の歪み量や作用した力を測定することができるものである。   On the other hand, in order to digitally display the force such as the measured load, it is necessary to measure the force as an electric signal. Usually, when measuring the force and load as such an electric signal, A load cell configured by attaching a strain gauge to the surface of a strain generating body such as a steel material is used. The load cell generates a strain by applying a load to a strain generating body such as a steel material, and the applied load can be measured by detecting the strain with a strain gauge. Here, the strain gauge is formed by affixing a metal foil resistance wire on a synthetic resin base material, and is an electric resistance whose resistance value changes due to its own strain. Usually, a bridge circuit is configured using this strain gauge, and is used by being attached to an object for detecting strain. When distortion occurs, a potential difference is generated at an intermediate point of the bridge circuit, and a voltage corresponding to the distortion amount is output. Therefore, the distortion amount and the applied force of the measurement object can be measured from the output.

そして、このロードセルを用いてトルクを測定することが可能な装置も提案されている。特許文献2には、ロードセルを用いたトルクチェック装置が記載されており、このロードセルには、表面に歪ゲージを配置した鋼板を起歪体とし、その鋼板のねじれ方向にトルクが加わるように鋼板を回転軸方向に縦設したものが用いられている。トルクチェック装置によりこのロードセルに対してトルクが入力されると、起歪体である鋼板がねじれ、表面に配置された歪ゲージがそのねじれによる歪を検知することによりトルクが測定される。   And the apparatus which can measure a torque using this load cell is also proposed. Patent Document 2 describes a torque check device using a load cell. In this load cell, a steel plate having a strain gauge disposed on the surface is used as a strain generating body, and a torque is applied in the twist direction of the steel plate. Are vertically installed in the direction of the rotation axis. When torque is input to the load cell by the torque check device, the steel plate as the strain generating body is twisted, and the strain gauge disposed on the surface detects the strain due to the twist, thereby measuring the torque.

また、そのほかにも、特許文献3には、中心部がくり貫かれた板状の鋼材を起歪体とするいわゆるロバーバル型のロードセルを用いたトルク検出装置も提案されている。このトルク検出装置の場合には、回転方向のトルクをウォームギヤによって直線的な力に変換し、ロードセルに作用させて変形させることで、それによって生じる歪みを歪ゲージ(歪センサ)で検出し、トルクを求めている。
特開2006−71468 号公報 特開平10−78361 号公報 特開2003−307461 号公報
In addition, Patent Document 3 proposes a torque detection device using a so-called Robertal type load cell that uses a plate-like steel material with a hollow center portion as a strain body. In the case of this torque detection device, the torque in the rotational direction is converted into a linear force by the worm gear, and the load cell is deformed by acting on the load cell, and the resulting strain is detected by a strain gauge (strain sensor). Seeking.
JP 2006-71468 A JP-A-10-78361 JP 2003-307461 A

上記のように、トルクを電気的な信号として測定するためには、ロードセルの起歪体に直接ねじれを生じさせたり、トルクを直線的な荷重に変換して起歪体に負荷を加えて歪みを生じさせたりして、歪ゲージでその歪を検知することによりトルクを求めているが、このようなロードセルを特許文献1に記載のような小型のトルク測定器のセンサとして用いる場合には以下のような問題が生じる。   As described above, in order to measure the torque as an electrical signal, the load cell strained body is directly twisted, or the torque is converted into a linear load and a strain is applied to the strain body. The torque is obtained by detecting the strain with a strain gauge, and when using such a load cell as a sensor for a small torque measuring device as described in Patent Document 1, The following problems arise.

すなわち、特許文献2にあるように、回転軸方向に縦設した鋼板等の起歪体をねじることで生じる歪みを測定する方式の場合には、起歪体にねじれを生じさせることができる程度の高さを確保する必要があり、このようなロードセルを小型のトルク測定器に用いる場合には、トルク測定器が大型化してしまう。   That is, as disclosed in Patent Document 2, in the case of a method of measuring strain generated by twisting a strain generating body such as a steel plate vertically provided in the rotation axis direction, the strain can be caused to be twisted. If such a load cell is used for a small torque measuring instrument, the torque measuring instrument will be enlarged.

一方、特許文献3にあるような、トルクを直線的な荷重に変換して起歪体に作用させる方式の場合には、トルクセンサとして利用するために回転軸と起歪体との間にウォームギヤ等を介在させる必要があり、部品数が増え、同様にトルク測定器自体が大型化してしまうという問題がある。また、ロードセル自体は荷重を高精度に検出可能であっても、ウォームギヤ部分において発生する摩擦によって精度が低下する等の問題があり、微小なトルクを測定するのには適していない。   On the other hand, in the case of the method of converting torque into a linear load and acting on the strain generating body as disclosed in Patent Document 3, the worm gear is interposed between the rotating shaft and the strain generating body in order to use it as a torque sensor. There is a problem that the number of parts increases, and the torque measuring device itself is also increased in size. Further, even if the load cell itself can detect the load with high accuracy, there is a problem that the accuracy is lowered due to friction generated in the worm gear portion, and it is not suitable for measuring minute torque.

このように、従来提案されているような形状、構造の起歪体を用いてトルクセンサを構成した場合、トルク測定器のセンサとして使用するためにはトルク測定器を大型化しなければならず、使用者が手に持ってトルクを測定するような小型のトルク測定器には用いることができない。   Thus, when a torque sensor is configured using a strain body having a shape and structure as proposed in the past, the torque measuring device must be enlarged in order to be used as a sensor for the torque measuring device, It cannot be used for a small torque measuring instrument that is held by a user to measure torque.

さらに、このような携帯可能な小型のトルク測定器は、比較的小さいトルクを精度良く測定する必要があるため、入力されるトルクとトルク測定器に用いるトルクセンサの出力との直線性がより高いことが望まれる。例えば、小型のトルクセンサであっても、入力されるトルクとそれに対して出力される電圧などの信号の直線性が低く、測定トルクの演算処理段階において大幅な補正が必要となると、測定の精度を高く保つことが困難になる。   Furthermore, since such a small portable torque measuring instrument needs to measure a relatively small torque with high accuracy, the linearity between the input torque and the output of the torque sensor used in the torque measuring instrument is higher. It is desirable. For example, even with a small torque sensor, the linearity of the input torque and the signal output to it is low, and if a large amount of correction is required during the measurement torque calculation processing stage, the measurement accuracy Is difficult to keep high.

そこで、本願発明は、測定対象物のトルクが微小トルクであっても、正確にトルクの測定が可能であって、かつ、入力されるトルクに対する出力の直線性の高い、小型のトルクセンサを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a small torque sensor that can accurately measure the torque even when the torque of the object to be measured is a minute torque and has high output linearity with respect to the input torque. The purpose is to do.

本願発明に係るトルクセンサは、いずれか一端を内端、他端を外端とした帯状の金属部材からなり、該金属部材の任意の位置に平面部を形成して、内端を中心とする渦巻状に形成した、該渦巻の巻方向又は反対の方向に弾性変形する起歪体と、起歪体の平面部のいずれか一面又は両面に配置される歪ゲージと、から構成されることを特徴とする。   The torque sensor according to the present invention is composed of a band-shaped metal member having one end as an inner end and the other end as an outer end, and a flat portion is formed at an arbitrary position of the metal member, with the inner end being the center. A spirally formed strain body that elastically deforms in the direction of winding of the spiral or in the opposite direction, and a strain gauge that is disposed on one or both surfaces of the plane portion of the strain body. Features.

本願発明のトルクセンサによれば、起歪体を渦巻状に形成しており、トルクが作用する方向を、その渦巻の回転方向と同じ方向に作用させて歪を発生させ、その歪からトルクを求めているため、トルクを直接起歪体に作用させることができ、感度に優れ、微小なトルクであってもより正確にトルクを測定することができる。また、歪ゲージを配置する平面部を前記起歪体の平面部が形成できる最も前記外端側に形成すれば、入力されるトルクと出力との直線性が高く、トルクの演算において補正量の少ないトルクセンサを得ることができる。   According to the torque sensor of the present invention, the strain generating body is formed in a spiral shape, and the direction in which the torque acts is caused to act in the same direction as the direction of rotation of the spiral to generate the strain, and the torque is generated from the strain. Therefore, the torque can be directly applied to the strain generating body, the sensitivity is excellent, and the torque can be measured more accurately even with a minute torque. Further, if the flat surface portion on which the strain gauge is arranged is formed on the outermost end side where the flat surface portion of the strain generating body can be formed, the linearity between the input torque and the output is high, and the correction amount in the torque calculation is A small number of torque sensors can be obtained.

また、本トルクセンサは、渦巻状の起歪体と歪ゲージのみで形成されるため、小型軽量であり、本トルクセンサを用いればトルク測定器も小型軽量にでき、構造が複雑になることもない。そして、トルクセンサの厚みも、歪ゲージが配置できる程度の厚みまで薄くすることができるため、トルク測定器に設置する場合にも、トルク測定器の高さ方向の大きさをより小さくすることができる。   In addition, since this torque sensor is formed with only a spiral strain generator and a strain gauge, it is small and lightweight. If this torque sensor is used, the torque measuring device can be made small and light, and the structure may be complicated. Absent. And since the thickness of a torque sensor can also be made thin to such an extent that a strain gauge can be arranged, even when it is installed on a torque measuring device, the size of the torque measuring device can be made smaller. it can.

以下、図面に示す実施形態に基づいて、本願発明に係るトルクセンサを説明する。   Hereinafter, a torque sensor according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

本実施形態のトルクセンサは、渦巻状の起歪体とその表面に取り付けられた歪ゲージとによって構成されるもので、起歪体にトルクを加えて弾性変形させ、生じた歪みを歪ゲージで検出することによって、その変形量に応じた出力によってトルクを測定できるものである。このトルクセンサは、例えばボリュームつまみの回動軸等の回転体が回転し始める際のトルク、言い換えれば、測定対象の回転体を回転させるために必要なトルク(以下、起動トルクとする)を測定するためのトルク測定器などに用いることが可能である。   The torque sensor according to the present embodiment is composed of a spiral strain generating body and a strain gauge attached to the surface thereof. The torque sensor is elastically deformed by applying torque to the strain generating body. By detecting, the torque can be measured by the output corresponding to the deformation amount. This torque sensor measures, for example, torque when a rotating body such as a rotary shaft of a volume knob starts rotating, in other words, torque required to rotate the rotating body to be measured (hereinafter referred to as starting torque). It is possible to use it for a torque measuring instrument or the like.

尚、本実施形態のトルクセンサに用いる歪ゲージは背景技術にて説明したものと同様であり、合成樹脂製ベース材上に金属箔製抵抗線が貼り付けられて形成されるもので、自身の歪みにより抵抗値が変化する電気抵抗である。この歪ゲージに歪が生じると、歪み量に対応する電圧が出力されるため、その出力から測定対象物の歪み量や作用した力を測定することができる。   The strain gauge used in the torque sensor of the present embodiment is the same as that described in the background art, and is formed by attaching a metal foil resistance wire on a synthetic resin base material. It is an electrical resistance whose resistance value changes due to strain. When strain occurs in the strain gauge, a voltage corresponding to the strain amount is output, so that the strain amount of the measurement object and the applied force can be measured from the output.

図1は、本願発明に係るトルクセンサ1の、外力が加わっていない平常状態における該略図であり、(a)は歪ゲージ14が貼り付けられた部分の側面図、(b)は平面図である。トルクセンサ1は、起歪体2と起歪体2に貼り付けた歪ゲージ14とで構成される。図1に示すように、起歪体2は、一端を内端4、他端を外端6となるように、帯状の金属部材を、内端4を中心として平面の渦巻状に一重に巻いたものである。内端4には、後述する実施例のトルク測定器100にセンサとして使用するために、測定対象の回転体と連結されるトルク測定器100の回転軸に挿通する、軸穴が形成されている。同様に、外端6にはトルク測定器100側にねじなどで固定するためのネジ穴が形成されている。但し、本実施形態における内端4および外端6の形状は、一実施例であるトルク測定器100に使用するための形状であるため、これに限られるものではなく、トルクセンサ1をセンサとして使用する装置に適した形状に形成することができる。   FIG. 1 is a schematic view of a torque sensor 1 according to the present invention in a normal state where no external force is applied, (a) is a side view of a portion where a strain gauge 14 is attached, and (b) is a plan view. is there. The torque sensor 1 includes a strain body 2 and a strain gauge 14 attached to the strain body 2. As shown in FIG. 1, the strain body 2 is formed by winding a band-shaped metal member in a flat spiral shape around the inner end 4 so that one end is the inner end 4 and the other end is the outer end 6. It was. The inner end 4 is formed with a shaft hole that is inserted into the rotating shaft of the torque measuring device 100 connected to the rotating body to be measured for use as a sensor in the torque measuring device 100 of the embodiment described later. . Similarly, the outer end 6 is formed with a screw hole for fixing to the torque measuring instrument 100 side with a screw or the like. However, since the shape of the inner end 4 and the outer end 6 in this embodiment is a shape for use in the torque measuring instrument 100 which is an example, it is not limited to this, and the torque sensor 1 is used as a sensor. It can be formed in a shape suitable for the apparatus to be used.

そして、本実施形態のトルクセンサ1の特徴として、起歪体2が、図1(b)の平面図において直線状に表された、三か所の平面部8,10,12を有しており、起歪体2全体としては、角の丸い四角形状に形成されている点が挙げられる。この三か所の平面部8,10,12のうち、本実施形態においては、平面部8の外側(渦巻の外方向)と内側(内端4側)の両面に歪ゲージ14(14a,14b,14c,14d)が配置されている。この歪ゲージ14は三か所の平面部8,10,12のうち、いずれに配置してもよいが、後述する理由により外端6に最も近い平面部8に配置するのが好ましい。また、これらの平面部は、歪ゲージ14を配置するために形成されるため、歪ゲージ14が配置できる程度の長さを有するように形成する必要があり、起歪体2の厚み(歪ゲージ14を貼り付けた側面の高さ)は、歪ゲージ14を貼り付けることができる幅より大きければよい。なお、本実施形態においては、歪ゲージ14を構成するブリッジ回路の4つの抵抗全てに歪ゲージを配置したが、必ずしも全てに歪ゲージを使用しなくても構わない。また、本実施形態においては、起歪体2の平面部8の両面に歪ゲージ14を配置しているが、片面のみに貼り付けるようにしてもよい。   As a feature of the torque sensor 1 of the present embodiment, the strain body 2 has three plane portions 8, 10, and 12 that are linearly represented in the plan view of FIG. In addition, the strain generating body 2 as a whole is formed in a square shape with rounded corners. Of the three flat portions 8, 10, and 12, in the present embodiment, strain gauges 14 (14a, 14b) are provided on both the outer side (outward direction of the spiral) and the inner side (the inner end 4 side) of the flat portion 8. , 14c, 14d). The strain gauge 14 may be disposed at any of the three plane portions 8, 10, 12, but is preferably disposed at the plane portion 8 closest to the outer end 6 for the reason described later. In addition, since these flat portions are formed in order to dispose the strain gauge 14, it is necessary to form the planar portion so as to have a length that allows the strain gauge 14 to be disposed. The height of the side surface to which the strain gauge 14 is attached may be larger than the width at which the strain gauge 14 can be attached. In this embodiment, the strain gauges are arranged in all four resistors of the bridge circuit constituting the strain gauge 14, but the strain gauges are not necessarily used in all. Moreover, in this embodiment, although the strain gauge 14 is arrange | positioned on both surfaces of the plane part 8 of the strain body 2, you may make it affix on only one side.

次に、上記起歪体2および歪ゲージ14から構成されるトルクセンサ1を用いてトルクを測定する機構を説明する。まず、起歪体2にトルクが作用した場合、例えば図1において、内端4に(外端6に対して相対的に)時計回りと反対方向のトルクが作用した場合には、起歪体2は内端4を中心に巻き込むように変形していく。そして、起歪体2の変形によって平面部8も変形していく。そうすると、平面部8に配置された歪ゲージ14a〜14dも変形し、各歪ゲージ14a〜14dの抵抗値が変化する。歪ゲージ14a〜14dの抵抗値が変化すると、歪ゲージ14で構成される回路に電圧が生じ、その発生する電圧は入力されるトルクと一定の対応関係を有している。従って、予めその対応関係を求めておけば、その対応関係から入力された外力のトルク値を求めることができる。   Next, a mechanism for measuring torque using the torque sensor 1 composed of the strain body 2 and the strain gauge 14 will be described. First, when torque acts on the strain generating body 2, for example, in FIG. 1, when torque in the direction opposite to the clockwise direction (relative to the outer end 6) acts on the inner end 4, the strain generating body. 2 is deformed so as to be wound around the inner end 4. Then, the plane portion 8 is also deformed by the deformation of the strain body 2. If it does so, the strain gauges 14a-14d arrange | positioned at the plane part 8 will also deform | transform, and the resistance value of each strain gauge 14a-14d will change. When the resistance values of the strain gauges 14a to 14d change, a voltage is generated in the circuit configured by the strain gauge 14, and the generated voltage has a certain correspondence with the input torque. Therefore, if the correspondence relationship is obtained in advance, the torque value of the external force input from the correspondence relationship can be obtained.

次に、上述した歪ゲージ14の配置位置について説明する。歪ゲージ14は平面上に貼り付ける必要があるため、本実施形態の起歪体2は歪ゲージ14を貼り付けるための平面部8,10,12を有している。歪ゲージ14をいずれの平面部に貼り付けても、トルクセンサとして機能するが、三箇所の平面部8,10,12それぞれについて、入力するトルクと歪ゲージ14から発生する電圧(トルクセンサ1の出力)との対応関係を求めたところ、三か所の平面部8,10,12のうち、最も外端6側に形成された平面部8に配置した場合が、最も直線性に優れており、かつ電圧の出力も大きいという結果が得られた。入力するトルクとトルクセンサ1の出力との直線性が高いことによって、より少ない補正でトルクを演算できるため、精度良くトルク値が測定できるという効果が得られる。   Next, the arrangement position of the strain gauge 14 described above will be described. Since the strain gauge 14 needs to be affixed on a plane, the strain generating body 2 of the present embodiment has the plane portions 8, 10, and 12 for affixing the strain gauge 14. Even if the strain gauge 14 is affixed to any plane portion, it functions as a torque sensor. However, for each of the three plane portions 8, 10, and 12, the input torque and the voltage generated from the strain gauge 14 (of the torque sensor 1). As a result, the linearity is most excellent when it is arranged on the flat portion 8 formed on the outermost end 6 side among the three flat portions 8, 10, and 12. And the result that the output of voltage was also large was obtained. Since the linearity between the input torque and the output of the torque sensor 1 is high, the torque can be calculated with fewer corrections, so that the torque value can be accurately measured.

逆に、入力されたトルクと発生する電圧との直線性が低い場合、トルクの算出において大幅な補正あるいは複雑な補正が必要となり、直線性が高い場合に比べて測定精度が下がる。そのため、上記対応関係の直線性はできるだけ高いほうが好ましい。   On the contrary, when the linearity between the input torque and the generated voltage is low, a large correction or a complicated correction is required in calculating the torque, and the measurement accuracy is lowered as compared with the case where the linearity is high. Therefore, it is preferable that the linearity of the correspondence relationship is as high as possible.

従って、本実施形態の起歪体2を用いたトルクセンサ1においては、歪ゲージ14は、入力されたトルクと発生する電圧との直線性が最も高い平面部8に配置している。もちろん、他の平面部10,12に歪ゲージ14を配置することも可能であり、その場合には、必要な補正をしてトルク値を演算すればよい。   Therefore, in the torque sensor 1 using the strain body 2 of the present embodiment, the strain gauge 14 is disposed on the flat surface portion 8 where the linearity between the input torque and the generated voltage is the highest. Of course, it is also possible to arrange the strain gauges 14 on the other plane portions 10 and 12, and in that case, the torque value may be calculated by making necessary corrections.

尚、本実施形態のトルクセンサ1は、その起歪体2に用いる材料や大きさ等を変更することによって、変形により生じる復元力の大きさを変えることができ、測定可能なトルクの範囲を変更することができる。例えば、起歪体2の材料に剛性が大きく弾性変形しにくい材料を用いれば、より大きなトルクの測定が可能となる。従って、センサとして使用するトルク測定器に格納できる大きさの範囲内で、トルクの測定範囲に応じた材質、形状のトルクセンサを使用すれば、一つのトルク測定器で幅広い範囲のトルクを測定することが可能である。   In addition, the torque sensor 1 of this embodiment can change the magnitude | size of the restoring force produced by a deformation | transformation by changing the material, magnitude | size, etc. which are used for the strain body 2, and the range of the measurable torque Can be changed. For example, if a material having high rigidity and hardly elastically deforms is used as the material of the strain generating body 2, a larger torque can be measured. Therefore, if a torque sensor with a material and shape corresponding to the torque measurement range is used within the size range that can be stored in the torque measurement device used as a sensor, a wide range of torque can be measured with a single torque measurement device. It is possible.

また、本実施形態のトルクセンサ1は、その起歪体2の形状を、平面部を複数有する(8,10,12)四角形状に形成したものを用いたが、これに限られるものではない。起歪体2の表面に歪ゲージを貼り付けることができればよいので、平面部を一か所以上有していればよい。例えば、外端6側に平面部を一か所形成した円形状(Dカット形状)にしてもよい。なお、上述したように、入力されたトルクとトルクセンサの出力との直線性が高くなるように、歪ゲージ14を配置する平面部はなるべく固定端側に形成するのが好ましい。   Moreover, although the torque sensor 1 of this embodiment used what formed the shape of the strain body 2 in the (8,10,12) square shape which has two or more plane parts, it is not restricted to this. . Since it is sufficient that a strain gauge can be attached to the surface of the strain generating body 2, it is only necessary to have one or more plane portions. For example, a circular shape (D-cut shape) in which one flat portion is formed on the outer end 6 side may be used. As described above, it is preferable to form the plane portion on which the strain gauge 14 is arranged on the fixed end side as much as possible so that the linearity between the input torque and the output of the torque sensor is high.

また、本実施形態のトルクセンサ1は、一重の渦巻状に形成したものについて説明したが、一重に限定されるものではなく、歪ゲージ14を貼り付けることが可能な平面部が、内端4から外端6の間に形成されていれば、二重、三重巻など、複数回巻いた形状でもよい。   Moreover, although the torque sensor 1 of this embodiment demonstrated what was formed in the single spiral shape, it is not limited to single, The plane part which can affix the strain gauge 14 is the inner end 4. As long as it is formed between the outer end 6 and the outer end 6, it may have a shape wound twice or more such as double or triple winding.

次に、トルクセンサ1を使用する実施例として、トルクセンサ1をセンサとして用いたトルク測定器を説明する。   Next, as an embodiment using the torque sensor 1, a torque measuring device using the torque sensor 1 as a sensor will be described.

図2はトルクセンサ1を使用したトルク測定器100の断面図であり、図3(a)〜(c)は、図2に示したトルク測定器100の、処理回路格納部114を開閉した状態の各側面図であり、図4は、トルク測定器100の上面図である。このトルク測定器100は、回動する測定対象物を把持するための着脱可能なチャック部102と、チャック部102とトルク測定器本体101とをねじの締め付けにより連結するとともに、ベアリング106によってトルク測定器本体101に対して摩擦抵抗の少ない状態で回転可能な回転軸110に圧入等により固定される回動連結部104と、歪ゲージ14で発生した電圧からトルク値の演算等を行うための処理回路200が格納された処理回路格納部114などから構成される。図4に示すように、処理回路格納部114の上面には、トルク値の表示を行う表示部116とトルク値の記憶処理やリセット処理など種々の操作を行うための操作部118が配置されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the torque measuring device 100 using the torque sensor 1, and FIGS. 3A to 3C show a state in which the processing circuit storage unit 114 of the torque measuring device 100 shown in FIG. 4 is a top view of the torque measuring device 100. FIG. The torque measuring device 100 connects the detachable chuck portion 102 for gripping the rotating measurement object, the chuck portion 102 and the torque measuring device main body 101 by tightening screws, and measures the torque by the bearing 106. A rotation connecting portion 104 fixed by press-fitting or the like to a rotating shaft 110 that can be rotated with little frictional resistance with respect to the main body 101, and a process for calculating a torque value from the voltage generated in the strain gauge 14. The circuit 200 includes a processing circuit storage unit 114 in which the circuit 200 is stored. As shown in FIG. 4, a display unit 116 for displaying torque values and an operation unit 118 for performing various operations such as torque value storage processing and reset processing are arranged on the upper surface of the processing circuit storage unit 114. Yes.

トルク測定器100の具体的な構造について説明する。チャック部102は爪部102aによって測定対象物の回転体を回転方向にずれないように保持可能である。そして、チャック部102はトルク測定器本体101に対して回動連結部104を介して取り付けられている。上述のように、回動連結部104は、ベアリング106によってトルク測定器本体101に対して摩擦抵抗の少ない状態で回動する回転軸110に圧入して固定されており、回動連結部104と回転軸110は一体となって、トルク測定器本体101に対して相対的に回転可能である。従って、回転軸110にトルクセンサ1(起歪体2)が取り付けられていない状態であれば、チャック部102及び回動連結部104は、回転軸110およびベアリング106により、トルク測定器本体101に対して、抵抗なく回転する。   A specific structure of the torque measuring device 100 will be described. The chuck portion 102 can hold the rotating body of the measurement object so as not to be displaced in the rotation direction by the claw portion 102a. The chuck portion 102 is attached to the torque measuring device main body 101 via the rotation connecting portion 104. As described above, the rotation connecting portion 104 is press-fitted and fixed to the rotating shaft 110 rotating with a small amount of frictional resistance with respect to the torque measuring device main body 101 by the bearing 106. The rotating shaft 110 is integrally rotatable relative to the torque measuring device main body 101. Therefore, if the torque sensor 1 (distortion body 2) is not attached to the rotating shaft 110, the chuck portion 102 and the rotating connecting portion 104 are connected to the torque measuring device main body 101 by the rotating shaft 110 and the bearing 106. In contrast, it rotates without resistance.

また、トルク測定器本体101には、チャック部102および回動連結部104と回転軸110がトルク測定器本体101に対して相対回転可能な角度を規制する回転規制部材であるストッパ機構122が設けられている。これは、トルクセンサ1に対して測定可能な範囲を超えるようなトルクが入力されて、測定の精度を維持できない状態まで変形してしまう場合や、大きなトルクが入力されて、起歪体2が破損したり塑性変形して使用できなくなったりするのを防ぐためである。   Further, the torque measuring device main body 101 is provided with a stopper mechanism 122 which is a rotation restricting member for restricting an angle at which the chuck portion 102 and the rotation connecting portion 104 and the rotation shaft 110 can rotate relative to the torque measuring device main body 101. It has been. This is because when the torque exceeding the measurable range is input to the torque sensor 1 and it is deformed to a state where the measurement accuracy cannot be maintained, or when the large torque is input and the strain generating body 2 is This is to prevent breakage or plastic deformation that makes it unusable.

本実施形態のストッパ機構122は、トルク測定器本体101に配置されたストッパピンと、回動連結部104の台座部108側の周縁部に、相対回転を可能とする範囲に形成される溝部から構成される。この溝部に前記ストッパピンを係合させることにより、溝部が形成された範囲内でのみ、回動連結部104とトルク測定器本体101とが相対回転可能となる。従って、例えば高精度にトルクを検出可能であり、入力されたトルクと出力との直線性が維持できるトルクセンサ1の回転角度が、外力のない平常状態から両方向に30度であれば、溝部を60度の範囲にわたって形成すればよい。なお、このストッパ機構は、上記の構成に限られるものではなく、ストッパピンを回動連結部104に配置し、溝部をトルク測定器本体101に配置してもよく、その他、上記相対回転の範囲を規制できる構造であればよい。   The stopper mechanism 122 of the present embodiment is configured by a stopper pin disposed in the torque measuring device main body 101 and a groove portion formed in a peripheral portion on the pedestal portion 108 side of the rotation connecting portion 104 in a range allowing relative rotation. Is done. By engaging the stopper pin with the groove portion, the rotation connecting portion 104 and the torque measuring device main body 101 can relatively rotate only within the range where the groove portion is formed. Therefore, for example, if the rotation angle of the torque sensor 1 that can detect the torque with high accuracy and can maintain the linearity between the input torque and the output is 30 degrees in both directions from the normal state where there is no external force, What is necessary is just to form over the range of 60 degree | times. The stopper mechanism is not limited to the above-described configuration, and the stopper pin may be disposed in the rotation connecting portion 104, the groove portion may be disposed in the torque measuring device main body 101, and the range of the relative rotation described above. Any structure can be used as long as it can be regulated.

トルクセンサ1は、回転軸110に起歪体2の内端4を固定し、外端6をトルク測定器本体101の台座部108に設けられた固定軸112に固定することによって、浮游状態でトルク測定器本体101に設置される。このようにトルクセンサ1を設置することにより、チャック部102(回動連結部104)は起歪体2の弾性に応じた抵抗を伴ってトルク測定器本体101に対して回動するようになる。従って、本トルク測定器100に回転方向の外力が加わっていない状態では、起歪体2は変形しておらず、弾性エネルギーが0の平常状態で静止している。   In the torque sensor 1, the inner end 4 of the strain body 2 is fixed to the rotating shaft 110, and the outer end 6 is fixed to the fixed shaft 112 provided on the pedestal portion 108 of the torque measuring device main body 101. Installed in the torque measuring device main body 101. By installing the torque sensor 1 in this manner, the chuck portion 102 (the rotation connecting portion 104) rotates with respect to the torque measuring device main body 101 with a resistance corresponding to the elasticity of the strain generating body 2. . Therefore, when no external force in the rotational direction is applied to the torque measuring instrument 100, the strain body 2 is not deformed and is stationary in a normal state where the elastic energy is zero.

処理回路格納部114は、通常は、使用者がトルク測定器100を保持容易な形状、例えば多角形に形成された筒状の掴み部101a内に収められた状態であるが(図3(a))、ヒンジ軸120によって、図3(c)に示すように、処理回路格納部114の上面の表示部116、操作部118がチャック部102方向に向いた状態(完全に開いた状態)まで無段階に開閉可能となっている。そして、このヒンジ軸120は摩擦力等により、処理回路格納部114を通常の閉じた状態(図3(a))から完全に開いた状態(図3(c))の間の任意の位置に停止させることができる。これにより、処理回路格納部114の上面に設けられた表示部116および操作部118の向きを、使用状況に合わせて変えることができる。   The processing circuit storage unit 114 is normally in a state in which the user can easily hold the torque measuring device 100, for example, in a cylindrical gripping part 101a formed in a polygonal shape (FIG. 3A). )), Until the display unit 116 and the operation unit 118 on the upper surface of the processing circuit storage unit 114 are directed toward the chuck unit 102 (completely opened state) as shown in FIG. It can be opened and closed steplessly. The hinge shaft 120 is moved to an arbitrary position between the normal closed state (FIG. 3A) and the fully opened state (FIG. 3C) by a frictional force or the like. Can be stopped. Thereby, the directions of the display unit 116 and the operation unit 118 provided on the upper surface of the processing circuit storage unit 114 can be changed according to the use situation.

例えば、処理回路格納部114を斜めに開いた状態や、90度まで開いた状態(図3(b))で使用すれば、トルク測定器100が使用者の目の位置から離れた位置、例えば、目の高さより低い位置で使用するような場合でも、表示部116が使用者の方向に向いているため、表示部116を見ながらトルク測定を行うことができる。また、完全に開いた状態(図3(c))であれば、トルク測定器100を固定台などに固定して、使用者は表示部116をチャック部102側から見ながら、被測定対象物を回転してトルクを測定することも可能となる。   For example, if the processing circuit storage unit 114 is used in a state in which the processing circuit storage unit 114 is opened obliquely or in a state in which the processing circuit storage unit 114 is opened up to 90 degrees (FIG. 3B), Even when the display unit 116 is used at a position lower than the eye level, the torque can be measured while viewing the display unit 116 because the display unit 116 faces the user. In the fully open state (FIG. 3C), the torque measuring instrument 100 is fixed to a fixed base or the like, and the user observes the display unit 116 from the chuck unit 102 side while measuring the object to be measured. It is also possible to measure torque by rotating.

尚、本実施形態のトルク測定器100は表示部116および操作部118を観察、操作しやすいように、処理回路格納部114が開閉可能に形成されているが、このような構造に限定されるものではなく、従来のようにトルク測定器100の上面に固定された形状としてもよい。   The torque measuring device 100 of the present embodiment is formed so that the processing circuit storage unit 114 can be opened and closed so that the display unit 116 and the operation unit 118 can be easily observed and operated. However, the torque measuring device 100 is limited to such a structure. Instead, it may have a shape fixed to the upper surface of the torque measuring device 100 as in the prior art.

以上のような構成を有するトルク測定器100を用いてトルクを測定する場合の動作を説明する。なお、処理回路格納部114は閉じた状態とする。   An operation in the case of measuring torque using the torque measuring device 100 having the above configuration will be described. Note that the processing circuit storage unit 114 is closed.

まず、測定対象物であるつまみの回動軸等の、回転体をチャック部102に差し込み、爪部102aによりチャック部102と回転体が回転方向に滑ったりずれたりしないようにしっかりと固定する。その状態で、トルク測定器本体101の掴み部101aを保持してトルク測定器100を回転させる。回転体が回転を始めるまでは、トルク測定器本体101が回動連結部104とチャック部102と保持された回転体とに対して相対回転することにより、固定軸112(外端6)が回転軸110(内端4)まわりに相対回転し、トルクセンサ1は起歪体2の渦巻形状が巻き込む方向又は開く方向に弾性変形していく。その弾性変形に応じて平常状態に戻ろうとする復元力が回転軸110に対して働くため、チャック部102に固定された回転体に対して起歪体2の変形量に応じた回転方向の力、つまりトルクが作用する。   First, a rotating body such as a rotating shaft of a knob as a measurement object is inserted into the chuck portion 102, and the chuck portion 102a and the rotating body are firmly fixed by the claw portion 102a so that the chuck portion 102 and the rotating body do not slide or shift in the rotation direction. In this state, the torque measuring device 100 is rotated while holding the grip 101a of the torque measuring device main body 101. Until the rotating body starts to rotate, the torque measuring device main body 101 rotates relative to the rotating connecting portion 104, the chuck portion 102, and the rotating body held, whereby the fixed shaft 112 (outer end 6) rotates. The torque sensor 1 is relatively rotated around the shaft 110 (inner end 4), and the torque sensor 1 is elastically deformed in a direction in which the spiral shape of the strain generating body 2 is wound or opened. Since a restoring force that attempts to return to the normal state according to the elastic deformation acts on the rotating shaft 110, a force in the rotational direction according to the deformation amount of the strain generating body 2 with respect to the rotating body fixed to the chuck portion 102. That is, torque acts.

この際に、起歪体2が弾性変形して歪が生じていくことにより、起歪体2の表面に貼り付けられた歪ゲージ14において電圧が発生し、処理回路200により発生した電圧値から回転体に対して加えられているトルクが演算され、演算されたトルク値が表示部118に表示される。   At this time, a strain is generated by elastic deformation of the strain generating body 2, whereby a voltage is generated in the strain gauge 14 attached to the surface of the strain generating body 2, and from the voltage value generated by the processing circuit 200. The torque applied to the rotating body is calculated, and the calculated torque value is displayed on the display unit 118.

トルク測定器本体101を回転させる力を増加させていく、即ち回転体に作用するトルクを上昇させていくと、回転体が回転し始めるまでトルクセンサ1によって測定されるトルクが上昇していく。そして、回転体はその回動に必要なトルクである起動トルクを超えるトルクが入力されると回動を始め、その後トルクは減少する。従って、回転体に対して入力するトルクを増加させていった場合に、回転体が回動を始めるまでに測定された最大のトルクが起動トルクとなる。そのため、本実施形態のトルク測定器100においては、測定開始後にトルクの最大値(ピーク値)が測定されると、その最大値が測定対象物の回転体の起動トルクであるとして、表示部116に表示される。   When the force for rotating the torque measuring device main body 101 is increased, that is, when the torque acting on the rotating body is increased, the torque measured by the torque sensor 1 is increased until the rotating body starts to rotate. Then, when a torque exceeding the starting torque, which is a torque necessary for the rotation, is input to the rotating body, the rotating body starts to rotate, and then the torque decreases. Therefore, when the torque input to the rotating body is increased, the maximum torque measured until the rotating body starts rotating becomes the starting torque. Therefore, in the torque measuring device 100 of the present embodiment, when the maximum value (peak value) of the torque is measured after the measurement is started, the maximum value is the starting torque of the rotating body of the measurement object, and the display unit 116 Is displayed.

入力されるトルクが起動トルクを超えて、回転体が回転を始めると、起歪体2の変形が解消していき、起歪体2の復元力と回転体の抵抗力(回転摩擦力など)とがつり合った時点で互いに静止する。   When the input torque exceeds the starting torque and the rotating body starts to rotate, the deformation of the strain generating body 2 is eliminated, and the restoring force of the strain generating body 2 and the resistance force of the rotating body (rotational frictional force, etc.) When they are balanced, they stand still.

以上のような動作により、トルク測定器100と測定対象物とを相対回転させることで、回転体の回転に必要な起動トルクを測定することができる。   With the operation as described above, the starting torque necessary for the rotation of the rotating body can be measured by relatively rotating the torque measuring device 100 and the measurement object.

次に、本実施形態のトルク測定器100において、トルクの演算、その他の処理・制御を行う処理回路200について説明する。処理回路200は上述したように、処理回路格納部114内に配置されており、その他のトルク測定器100の構成部材である、歪ゲージ14、表示部116、操作部118等とは、図5に示す回路図のように接続されている。   Next, the processing circuit 200 that performs torque calculation and other processing / control in the torque measuring device 100 of the present embodiment will be described. As described above, the processing circuit 200 is disposed in the processing circuit storage unit 114. The other components of the torque measuring instrument 100, such as the strain gauge 14, the display unit 116, the operation unit 118, and the like, are illustrated in FIG. Are connected as shown in the circuit diagram shown in FIG.

処理回路200は、歪ゲージ14から出力される電圧の信号を増幅し、あるいは不要な信号をカットする増幅部・フィルター部201と、増幅部・フィルター部201から出力された電圧のアナログ信号をデジタル信号(電圧値)に変換するA/D変換器202と、電圧値からトルク値への演算処理や、表示部116でのトルク値の表示制御等を行うCPU部203と、歪ゲージ14a〜14dのブリッジ回路に印加する電圧を制御する印加電圧制御部204などから構成される。   The processing circuit 200 amplifies the voltage signal output from the strain gauge 14 or cuts unnecessary signals, and digitally converts the analog signal output from the amplifier / filter unit 201. A / D converter 202 that converts the signal (voltage value), a CPU unit 203 that performs calculation processing from the voltage value to the torque value, display control of the torque value on the display unit 116, and the strain gauges 14a to 14d. The applied voltage control unit 204 controls the voltage applied to the bridge circuit.

実際にトルク測定器100を用いてトルク測定を行なった場合に、処理回路200において行われる処理の流れを説明する。トルク測定器100のチャック部102を測定対象物である回転体に固定し、トルク測定器本体101を回転させていくと、起歪体2が弾性変形していき、歪が生じる。上述したように、起歪体2に歪が生じると、4つの歪ゲージ14によって構成されるブリッジ回路の中間地点に電圧が生じ、その電圧のアナログ信号は、増幅部・フィルター部201において信号の増幅や不要な信号のカットが行われ、A/D変換器202に出力される。A/D変換器202においては、電圧のアナログ信号がデジタル信号に変換され、CPU部203に出力される。   The flow of processing performed in the processing circuit 200 when torque measurement is actually performed using the torque measuring device 100 will be described. When the chuck portion 102 of the torque measuring device 100 is fixed to a rotating body that is a measurement object and the torque measuring device main body 101 is rotated, the strain generating body 2 is elastically deformed to generate distortion. As described above, when strain is generated in the strain generating body 2, a voltage is generated at an intermediate point of the bridge circuit formed by the four strain gauges 14, and an analog signal of the voltage is transmitted to the amplifier / filter unit 201. Amplification and unnecessary signal cutting are performed and output to the A / D converter 202. In the A / D converter 202, the voltage analog signal is converted into a digital signal and output to the CPU unit 203.

CPU部203では、まず、演算部203aにおいて入力されたデジタル信号の電圧値から、予め設定されたトルク値と電圧値との関係より、トルク値が算出される。算出されたトルク値は、表示制御部203bに出力され、表示部116に表示される。使用者は、その表示部に表示されたトルク値を見て、回転体に加えられているトルクを確認することができる。   In the CPU unit 203, first, the torque value is calculated from the voltage value of the preset torque value and the voltage value from the voltage value of the digital signal input in the calculation unit 203a. The calculated torque value is output to the display control unit 203b and displayed on the display unit 116. The user can check the torque applied to the rotating body by looking at the torque value displayed on the display unit.

そして、トルク測定器本体101を回転体に対してさらに回転させていくと、その回転体の回転に必要なトルクを超えた時点で測定対象物の回転体が回転を始める。上述のように、その際に測定されたトルクの最大値が測定対象物を回転させるのに必要な起動トルク値であり、表示部116には、その最大値が測定対象物の起動トルクであることがわかるように表示される。以上が、トルク測定時の処理回路200における処理の流れである。   When the torque measuring device main body 101 is further rotated with respect to the rotating body, the rotating body of the measurement object starts rotating when the torque necessary for the rotation of the rotating body is exceeded. As described above, the maximum value of the torque measured at that time is the starting torque value necessary for rotating the measuring object, and the maximum value is the starting torque of the measuring object on the display unit 116. It is displayed so that it can be understood. The above is the flow of processing in the processing circuit 200 during torque measurement.

その他、トルク値判断部203cと印加電圧制御部204は、演算部203aによって算出されたトルク値に基づいて、歪ゲージ14a〜14dのブリッジ回路に適切な電圧が印加されるように、電源回路部126から歪ゲージ14に印加される電圧を制御する。   In addition, the torque value determination unit 203c and the applied voltage control unit 204 are configured so that an appropriate voltage is applied to the bridge circuits of the strain gauges 14a to 14d based on the torque value calculated by the calculation unit 203a. The voltage applied from 126 to the strain gauge 14 is controlled.

また、通信データ処理部203dは、測定したトルク値をコンピュータ等の外部機器に出力するための手段である。本実施形態のトルク測定器100は、トルク値をデジタル値で算出しているため、コンピュータ等と接続して出力すれば、そのまま測定データを記録することが可能となる。そのための出力端子として、トルク測定器本体101にUSB出力部124などを設け、その出力端子を介して外部機器と接続し、通信を行う。   The communication data processing unit 203d is means for outputting the measured torque value to an external device such as a computer. Since the torque measuring device 100 according to the present embodiment calculates the torque value as a digital value, the measurement data can be recorded as it is if it is connected to a computer or the like and output. As an output terminal for this purpose, the torque measuring device main body 101 is provided with a USB output unit 124 and the like, and is connected to an external device via the output terminal for communication.

以上のように、本実施形態のトルクセンサ1は、厚みが薄く小型で軽量の起歪体2で構成されているため、実施例で述べたような小型のトルク測定器100に使用する場合にも、装置全体の大型化や重量の増加を防ぐことができる。また、トルクセンサ1の起歪体2は、トルクが作用する方向と同じ回転方向に力を受けて変形することにより、トルクを測定できるため、ギヤなどを介して力を変換する必要がなく、微小なトルクでも正確に測定することができる。また、歪ゲージ14を、より外端6側に形成された平面部8に配置することによって、入力されるトルクとセンサの出力との直線性の高いトルクセンサを得ることができる。   As described above, the torque sensor 1 according to the present embodiment is configured by the thin and light strain body 2 having a small thickness, and therefore, when used in the small torque measuring instrument 100 as described in the examples. However, it is possible to prevent an increase in the size and weight of the entire apparatus. Further, since the strain body 2 of the torque sensor 1 can measure the torque by receiving and deforming in the same rotational direction as the direction in which the torque acts, there is no need to convert the force via a gear or the like. Even minute torque can be measured accurately. In addition, by arranging the strain gauge 14 on the flat surface portion 8 formed on the outer end 6 side, a torque sensor with high linearity between the input torque and the sensor output can be obtained.

本実施形態の起歪体2および歪ゲージ14からなるトルクセンサ1の(a)側面図と(b)平面図。The (a) side view and (b) top view of the torque sensor 1 which consist of the strain body 2 and the strain gauge 14 of this embodiment. 実施例1に示す、図1のトルクセンサ1を用いたトルク測定器100の断面図。Sectional drawing of the torque measuring device 100 using the torque sensor 1 of FIG. 図2に示すトルク測定器100において、処理回路格納部114を閉じた状態から開いた状態に変化させた様子を示す図。The figure which shows a mode that the processing circuit storage part 114 was changed from the closed state to the open state in the torque measuring device 100 shown in FIG. 図2に示すトルク測定器100の上面図。The top view of the torque measuring device 100 shown in FIG. 実施例1のトルク測定器100を構成する部材のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of members constituting the torque measuring device 100 according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 トルクセンサ
2 起歪体
4 内端
6 外端
8,10,12 平面部
14(14a〜14d) 歪ゲージ
100 トルク測定器
101 トルク測定器本体
101a 掴み部
102 チャック部
102a 爪部
104 回動連結部
106 ベアリング
108 台座部
110 回転軸
112 固定軸
114 処理回路格納部
116 表示部
118 操作部
120 ヒンジ軸
200 処理回路
201 増幅部・フィルター部
202 A/D変換部
203 CPU部
204 印加電圧制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque sensor 2 Strain body 4 Inner end 6 Outer end 8, 10, 12 Planar part 14 (14a-14d) Strain gauge 100 Torque measuring instrument 101 Torque measuring instrument main body 101a Grasp part 102 Chuck part 102a Claw part 104 Rotation connection Unit 106 bearing 108 pedestal unit 110 rotating shaft 112 fixed shaft 114 processing circuit storage unit 116 display unit 118 operation unit 120 hinge shaft 200 processing circuit 201 amplifying unit / filter unit 202 A / D conversion unit 203 CPU unit 204 applied voltage control unit

Claims (4)

いずれか一端を内端、他端を外端とした帯状の金属部材からなり、該金属部材の任意の位置に平面部を形成して、前記内端を中心とする渦巻状に形成した、該渦巻の巻方向又は反対の方向に弾性変形する起歪体と、
前記起歪体の前記平面部のいずれか一面又は両面に配置される歪ゲージと、から構成されることを特徴とするトルクセンサ。
One end is an inner end and the other end is a strip-shaped metal member, and a flat portion is formed at an arbitrary position of the metal member to form a spiral around the inner end. A strain body that elastically deforms in the spiral direction or in the opposite direction;
A torque sensor comprising: a strain gauge disposed on any one surface or both surfaces of the planar portion of the strain generating body.
前記起歪体は、前記内端を中心として一重の渦巻状に形成されることを特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ。   The torque sensor according to claim 1, wherein the strain body is formed in a single spiral shape with the inner end as a center. 前記平面部は、前記起歪体の平面部が形成できる最も前記外端側に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のトルクセンサ。   3. The torque sensor according to claim 1, wherein the flat portion is formed on the outermost side where the flat portion of the strain generating body can be formed. 4. 前記起歪体は、前記平面部を複数有する角の丸い多角形状に形成されており、
前記歪ゲージは、前記複数の平面部のうち最も前記外端側に形成された平面部に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
The strain body is formed in a rounded polygonal shape having a plurality of the flat portions,
3. The torque sensor according to claim 1, wherein the strain gauge is disposed on a flat surface portion formed on the outermost side among the plurality of flat surface portions. 4.
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