JP2015090321A - 荷重付加装置及びトルク校正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエイトを連鎖させることなく任意数のウエイトの荷重を付加する。
【解決手段】スライドブロック６２の上下移動に伴ってスライドブロック６２にガイドされて回転するロータ６４を上下方向に並べて複数配置する。また、ロータ６４の回転に伴ってロータ６４にガイドされて上下方向に移動するステージ６５を、各ロータ６４に対して各々設ける。シャフト６１に各ステージ６５に対応する支持盤６１３を、ステージ６５が上方位置にあるときに、当該ステージ６５に対応して設けたウエイト１００が当該ステージ６５によって支持され、ステージ６５が下方に移動すると、ウエイト１００が支持盤６１３の上に載せ置かれて、支持盤６１３を介してシャフト６１にウエイト１００の荷重を付加するように設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、校正用の荷重を被校正装置に付加するために用いられる荷重付加装置に関するものである。

校正用の荷重を被校正装置に付加するために用いられる荷重付加装置としては、図７に示すような検量装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
図７において、３０４は本検量装置によって荷重を加える被荷重体のアーム、３０５はアーム３０４の先端に吊り下げられるシャフト、３０５ａはシャフトの下端に取り付けられたウエイト受板、３２６は複数のウエイトである。
また、３２５は、図示を省略した駆動部によって上下移動が駆動されるリフトアーム、３２６ａは最上段のウエイト３２６の上部に取り付けられたフックであり、フック３２６ａはリフトアーム３２５に吊り上げられる。また、３２６ｂは最下段のものを除く各ウエイト３２６の側部に設けられた連結ピン、３２６ｃは最上段のものを除いて各ウエイト３２６の側部に設けられた連結フックである。

このような構成において、リフトアーム３２５を図７ａに示す所定高さに設定すると、連結ピン３２６ｂと連結フック３２６ｃにより連結されたすべてのウエイト３２６が間隔をあけて、シャフト３０５の下端のウエイト受板３０５ａの上方に吊り上げられ、被荷重体のアーム３０４にウエイト３２６の荷重は一切加わらない。

一方、この状態から、リフトアーム３２５を下降させると、下降に伴って、最下段のウエイト３２６から順々に、各ウエイト３２６がシャフト３０５の下端のウエイト受板３０５ａ上に載置されるようになり、被荷重体のアーム３０４にウエイト受板３０５ａ上に載置された分のウエイト３２６の荷重が付加されていき、やがて、図７ｂに示すように全てのウエイト３２６がウエイト受板３０５ａ上に載置され、全てのウエイト３２６の荷重が被荷重体のアーム３０４に付加される。

したがって、この検量装置によれば、リフトアーム３２５の高さを制御することにより、任意数のウエイト３２６の荷重を被荷重体のアーム３０４に付加することができる。

特開平9-113396号公報

荷重付加装置によって、軽量な荷重を付加する場合、ウエイトの大きさも小さくならざるを得ず、数百ｇオーダー以下のウエイトを用いる場合には、各ウエイトを連鎖させるための構造（図７における連結ピン３２６ｂや連結フック３２６ｃなど）を各ウエイトに設けることが困難となる。

また、図７に示したようなシャフト３０５の下端のウエイト受板３０５ａ上に各ウエイトを重ねていく機構を用いる場合には、各ウエイトの荷重が全てシャフト３０５の下端に集中してしまうために、モーメントの大きなシャフト３０５の揺れが発生しやすい。
そこで、本発明は、各ウエイトを連鎖させることなく任意数のウエイトの荷重を付加できる荷重付加装置を提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、複数のウエイトとシャフトとを備え、シャフトに任意数のウエイトの荷重を付加する荷重付加装置に、スライドブロックと、前記スライドブロックを上下に移動する移動機構と、各ウエイトに対応して設けた、上下方向に並べて配置された上下方向に移動可能な複数のステージと各ステージに対応して設けた、上下方向の軸を回転軸として回転可能なロータとを設けたものである。ここで、前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の配置範囲内の所定範囲内にあるときに、当該スライドブロックと係合して、当該スライドブロックの上下移動と連動して回転し、前記ステージは、対応する前記ロータの回転に連動して上方位置と下方位置との間を上下に移動する。また、前記シャフトには、各ステージに対応して設けた、各々一つのウエイトを上面上に支持することのできる支持部が上下方向に並べて設けられており、前記各ステージは、対応するウエイトを支持するための支持面を有し、前記ステージが前記上方位置にあるときに、当該ステージの支持面は対応する支持部の上面の上方に位置して対応するウエイトを支持し、前記ステージが前記下方位置にあるときに、当該ステージの支持面は対応する支持部の上面の下方となって、対応するウエイトは対応する支持部の上面に載せ置かれた状態で当該支持部によって支持される。

ここで、このような荷重付加装置において、前記スライドブロックは、水平方向に対して斜めにのびる案内溝を有し、前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内に進入するときに前記案内溝に進入し、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内から退出するときに前記案内溝から退出する突起部を有し、前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内を上下に移動するとき、前記突起部が前記案内溝に沿って水平に移動することにより回転するものとしてもよい。

また、以上のような荷重付加装置において、前記ロータは、側面に水平方向に対して斜めにのびるガイド溝を有し、前記ステージは、対応する前記ロータの前記ガイド溝に挿入された突部を有し、前記ステージは、対応する前記ロータが回転するときに、前記突部が前記ガイド溝に沿って上下に移動するものとしてもよい。

また、以上のような荷重付加装置において、前記各ウエイトは下面に上方にへこんだ凹部を有し、前記シャフトの各支持部は、上面に、当該上面に前記ウエイトが上方より載せ置かれるときに前記ウエイトの凹部に嵌り込む、上方に盛り上がった凸部を有するものとしてもよい。

ここで、以上の荷重付加装置は、トルク計を校正するトルク校正装置などに用いることができる。
すなわち、この場合には、たとえば、トルク校正装置に、水平方向の軸を回転軸とするアームを設け、前記アームに前記荷重付加装置の前記シャフトが吊り下げ、前記アームの回転軸には、前記トルク計を連結するようにすればよい。
以上の荷重付加装置によれば、各ウエイトを連鎖させないため、各ウエイトを連鎖させるための構造が必要なくなり、軽量なウエイトを用いた荷重付加装置を支障なく実現することができる。また、各ウエイトの荷重がシャフトの下端に集中することもないため、モーメントの大きなシャフトの揺れも発生し難くなる。また、スライドブロックを上下一軸方向に移動するだけの簡易な制御で、任意数のウエイト分の荷重をシャフトに付加することができる。

以上のように、本発明によれば、各ウエイトを連鎖させることなく任意数のウエイトの荷重を付加できる荷重付加装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るトルク校正装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る荷重付加装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るシャフトとウエイトの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るスライドブロックとロータの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るステージの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る荷重付加装置の動作を示す図である。 従来の荷重付加装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1に、本実施形態に係るトルク校正装置の構成を示す。
ここで、図１ａがトルク校正装置の正面を、図１ｂがトルク校正装置の上面を、図１ｃがトルク校正装置の右側面を表している。
図示するように、トルク校正装置は、被校正装置であるトルク計１、カップリングを介してトルク計１の一方の軸に連結した反動軸受２、カップリングを介してトルク計１の他方の軸に回転軸が連結したアーム３、アーム３を揺動可能に支持するアーム軸受４、アーム３の回転軸に連結した参照用トルクメータ５、荷重付加装置６、移動機構７を備えている。

ここで、図１ｄに拡大して示すように、荷重付加装置６は、荷重付加装置６が荷重を付加するシャフト６１を備え、シャフト６１の上端には逆三角錐形状の係合部６１１が設けられている。
一方、アーム３の下部には、シャフト吊下部３１が複数設けられており、各シャフト吊下部３１の下面には、左右方向に伸びる、下辺が上辺より小さい台形形状の断面を有する溝が設けられている。また、このシャフト吊下部３１の下面の溝は、荷重付加装置６のシャフト６１の上端の係合部６１１を、遊びをもって左右方向から挿入することのできる形状を有している。

そして、移動機構７によって荷重付加装置６を左右に移動して、図１ｄに示すように、荷重付加装置６のシャフト６１の係合部６１１を、シャフト吊下部３１の溝に挿入した上で、移動機構７によって荷重付加装置６を下方に移動することにより、図１ｅに示すように、荷重付加装置６のシャフト６１の係合部６１１の側面が、アーム３の下部のシャフト吊下部３１の溝の側面によって支持される形態で、荷重付加装置６のシャフト６１がアーム３に吊り下げられる。

ここで、このようなトルク校正装置によるトルク計１の校正は、上述のようにして荷重付加装置６のシャフト６１をアーム３に吊り下げた状態で、荷重付加装置６でシャフト６１に付加する荷重を変化させながら、トルク計１の計測値を評価することにより行う。このとき、図１のように参照用トルクメータ５を備える場合もある。なお、反動軸受２は、中立回転角にトルク計１の軸の回転角を維持する動作を行う。

以下、荷重付加装置６の詳細について説明する。
図２に、荷重付加装置６の構成を示す。
ここで、図２ａが荷重付加装置６の正面を、図２ｂが荷重付加装置６の右側面を表している。
図２に示すように、荷重付加装置６は、ベース６０と、上端に上述した係合部６１１が設けられたシャフト６１を備えている。また、シャフト６１の係合部６１１の幾分下方には逆三角錐形状の第２係合部６１２が設けられており、アーム３に吊り下げられていない状態においてシャフト６１は、第２係合部６１２の側面が、ベース６０の上部に設けた下辺が上辺より小さい台形形状の断面を有する孔６０１の側面によって支持された形態で、ベース６０によって支持される。

一方、アーム３に吊り下げられている状態では、シャフト６１はベース６０に対して相対的に上方に移動し、第２係合部６１２はベース６０と非接触となり、シャフト６１の荷重の全てがアーム３に付加されるようになる。
さて、荷重付加装置６は、スライドブロック６２、スライドブロック６２を上下に移動する昇降機構６３、上下方向の軸６４１を回転軸として回転可能に上下に並べて配置した複数のロータ６４、各ロータ６４に１対1に対応して設けた複数のステージ６５、ステージ６５の上下方向の移動を案内するガイドポール６６、各ステージ６５に１対1に対応して設けたウエイト１００とを備えている。なお、昇降機構６３としては、たとえば、ボールネジ機構などをもちいることができる。

ここで、図２に示した初期状態において、各ウエイト１００は対応するステージ６５によって支持されており、シャフト６１にはウエイト１００の荷重は加わらない。
ここで、図３ａに、シャフト６１の構造を示す。
図示するように、シャフト６１の上端には上述した係合部６１１が設けられ、係合部６１１の幾分下方には第２係合部６１２が設けられている。
そして、シャフト６１の第２係合部６１２より下方の範囲には、所定の間隔毎に、各ウエイト１００に１対1に対応して設けた複数の支持盤６１３が配置されている。
ここで、各支持盤６１３は、上面が中心に向かって上方に盛り上がったドーム状の形状を有している。ただし、各支持盤６１３は、上面が中心に向かって上方に傾斜したテーパー状の形状を有するものとしてもよい。
次に、図３ｂに、ウエイト１００の形状を示す。図３ｂ１がウエイト１００の正面を、図３ｂ２がウエイト１００の上面を、図３ｂ３がウエイト１００の下面を表している。
図示するようにウエイト１００は、概略、中心孔を有する円盤状の形状を備えている。また、ウエイト１００の下面の中央部には、中心に向かって上方に盛り上がった形状を有する穴が設けられた位置決部材１０１が設けられている。
そして、図３ｃに示すように、各ウエイト１００は中心孔にシャフト６１が挿入された形態で、対応する支持盤６１３の上方に配置される。なお、各ウエイト１００の中心孔の径はシャフト６１の径より大きく、各ウエイト１００はシャフト６１に沿って自由に移動することができる。

そして、各ウエイト１００は、ステージ６５によって支持された状態では、図２に示したように、対応する支持盤６１３の上方に位置し、対応する支持盤６１３に荷重を加えない。
一方、各ウエイト１００は、ステージ６５によって支持されなくなると下方に移動し、図３ｃに示すように、対応する支持盤６１３によって支持され、対応する支持盤６１３に荷重を加えるようになる。また、このとき、支持盤６１３の上面のドーム状、またはテーパー状の形状と、ウエイト１００の位置決部材１０１の穴の形状によって、各ウエイト１００は支持盤６１３の中央にその中央が一致するように位置決めされた状態で、支持盤６１３によって支持されるようになる。

次に、図４ａにスライドブロック６２の構造を示す
ここで、図４ａ１がスライドブロック６２の右側面を、図４ａ２がスライドブロック６２の上面を、図４ａ３がスライドブロック６２の下面を、図４ａ４がスライドブロック６２の斜視図を表している。

図示するように、スライドブロック６２は、右側に円弧状に左方向にへこんだ面を有し、当該円弧状にへこんだ面には、前から後ろに向かって、上から下に走るガイド溝６２１が設けられている。また、ガイド溝６２１は、スライドブロック６２の上面から下面まで横断するように設けられており、上下方向にガイド溝６２１内に進入したりガイド溝６２１内から退出したりできるようになっている。

次に、図４ｂにロータ６４の構造を示す。
ここで、図４ｂ１がロータ６４の上面を、図４ｂ２がロータ６４の下面を、図４ｂ３-６が回転角度９０度毎のロータ６４の側面を表している。
図示するように、ロータ６４の側面には、水平方向に突出した突起であるボス部６４１が設けられている。また、ロータ６４の側面には、対向する位置に設けられた、上方より見て時計回り方向に上から下に走る二つの案内溝６４２が設けられている。
そして、図２に示す初期状態からスライドブロック６２を下降させると、スライドブロック６２のガイド溝６２１に、一番上のロータ６４のボス部６４１がスライドブロック６２の下方から進入する。そして、さらに、スライドブロック６２を下降させると、図４ｃに示すように、スライドブロック６２のガイド溝６２１に案内されて、一番上のロータ６４のボス部６４１が前方向に回転し、結果、一番上のロータ６４が上方より見て反時計回りに回転する。また、さらに、スライドブロック６２を下降させると、一番上のロータ６４のボス部６４１は、スライドブロック６２のガイド溝６２１から、スライドブロック６２の上方に退出し、一番上のロータ６４の回転は停止する。

また、この後さらに、スライドブロック６２を下降させると、今度は上から二番目のロータ６４のボス部６４１が、スライドブロック６２のガイド溝６２１に下方から進入し、スライドブロック６２の下降に伴って上から二番目のロータ６４は上方より見て反時計回りに回転し、その後、上から二番目のロータ６４のボス部６４１が、スライドブロック６２のガイド溝６２１から退出し、上から二番目のロータ６４の回転は停止する。

そして、この後さらに、スライドブロック６２を下降させると、同様に、各ロータ６４が、上から下に向かって順次、上方より見て反時計回りの回転と回転の停止を行う。
一方、その後、スライドブロック６２を下方より上方に移動すると、以上の動作と逆の動作が行われ各ロータ６４が、下から上に向かって順次、上方より見て時計回りの回転と回転の停止を行う。
したがって、図２の荷重付加装置６の構成において、スライドブロック６２の上下方向高さを制御することにより、上から任意数のロータ６４を、初期状態から反時計回りに回転した状態とすることができる。
次に、図５ａにステージ６５の構造を示す。
ここで、図５ａ１がステージ６５の正面を、図５ａ２がステージ６５の右側面を、図５ａ３がステージ６５の上面を、図５ａ４がステージ６５の左側面を表している。
図示するように、ステージ６５は、左側におおよそ半円状に右方向にえぐれた面を有する本体部６５１と、本体部右側に設けたウエイト１００を支持するための二つの支持アーム６５２を備えている。
そして、本体部６５１の半円状にえぐれた面の前後に対向する二つ位置に、それぞれ内側に突出した突起部６５３が設けられている。
また、本体部６５１には、ガイドポール６６が挿入される二つの貫通孔６５４が設けられている。
そして、ステージ６５の本体部６５１のえぐれた面に設けた二つの突起部６５３が、そのステージ６５に対応するロータ６４の二つの案内溝６４２に、それぞれ挿入された状態で、各ステージ６５は対応するロータ６４と組み合わされて配置されている。
したがって、ステージ６５は、図５ｂに示すように、対応するロータ６４が上方より見て時計回りに回転すると、突起部６５３がロータ６４の案内溝６４２に案内されて上方に移動し、図５ｃに示すように、対応するロータ６４が上方より見て反時計回りに回転すると、突起部６５３がロータ６４の案内溝６４２に案内されて下方に移動する。

ここで、このようにしてロータ６４の回転に伴うステージ６５の上下移動において、ステージ６５を最も上まで移動させた位置が、支持アーム６５２の上面高さが対応するウエイト１００に対応する支持盤６１３の上面より上方となって、ステージ６５が対応するウエイト１００を支持する位置となり、ステージ６５を最も下まで移動させた位置が、支持アーム６５２の上面高さが対応する支持盤６１３の上面より下方となって、ステージ６５が対応するウエイト１００を支持せずに、対応するウエイト１００が対応する支持盤６１３によって支持され、対応するウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加されるように、各部の形状や配置は設定されている。

結果、本荷重付加装置によれば、スライドブロック６２の上下方向高さを制御することにより、上から任意数のウエイト１００を支持盤６１３に支持させ、残りのウエイト１００をステージ６５で支持することができるようになる。すなわち、任意数のウエイト１００の荷重をシャフト６１を介してアーム３に付加することができるようになる。

すなわち、たとえば、図６ａの全てのウエイト１００がステージ６５で支持されている初期状態から、図６ｂに示すようにスライドブロック６２を一番上のロータ６４の下まで下降させると、一番上のロータ６４のみが上から見て反時計回りに回転し、これに伴い一番上のステージ６５が下降し、一番上のウエイト１００がステージ６５で支持されずシャフト６１の支持盤６１３で支持されるようになり、一番上のウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加される。

そして、さらに、図６ｃに示すようにスライドブロック６２を上から二番目のロータ６４の下まで下降させると、上から二番目のロータ６４のみが上から見て反時計回りに回転し、これに伴い上から二番目のステージ６５が下降し、上から二番目のウエイト１００がステージ６５で支持されずシャフト６１の支持盤６１３で支持されるようになり、一番上のウエイト１００の荷重に加え、上から二番目のウエイト１００の荷重もシャフト６１に付加される。

以下、同様にスライドブロック６２を下降していくと、上から三番目のウエイト１００から順次、各ウエイト１００が上から下に向かってシャフト６１の支持盤６１３で支持されるようになり、シャフト６１に荷重を付加するウエイト１００が増加していく。
そして、図６ｄに示すようにスライドブロック６２を一番下のロータ６４の下まで下降させた状態では、全てのウエイト１００がステージ６５で支持されずシャフト６１の支持盤６１３で支持されるようになり、全てのウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加されることとなる。

なお、スライドブロック６２を下降させた状態から上昇させると、以上の動作と逆の動作が行われ、各ウエイト１００が下から上に向かってシャフト６１の支持盤６１３で支持されず、ステージ６５で支持されていくようになる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、各ウエイト１００を連鎖させないため、各ウエイト１００を連鎖させるための構造が必要なくなり、軽量なウエイト１００を用いた荷重付加装置６を支障なく実現することができる。また、各ウエイト１００の荷重がシャフト６１の下端に集中することもないため、モーメントの大きなシャフト６１の揺れも発生し難くなる。また、スライドブロック６２を上下一軸方向に移動するだけの簡易な制御で、任意数のウエイト１００の荷重をシャフト６１に付加することができる。

１…トルク計、２…反動軸受、３…アーム、４…アーム軸受、５…参照用トルクメータ、６…荷重付加装置、７…移動機構、３１…シャフト吊下部、６０…ベース、６１…シャフト、６２…スライドブロック、６３…昇降機構、６４…ロータ、６５…ステージ、６６…ガイドポール、１００…ウエイト、１０１…位置決部材、６０１…孔、６１１…係合部、６１２…第２係合部、６１３…支持盤、６２１…ガイド溝、６４１…ボス部、６４２…案内溝、６５１…本体部、６５２…支持アーム、６５３…突起部、６５４…貫通孔。

Claims (5)

1. 複数のウエイトとシャフトとを備え、前記シャフトに任意数のウエイトの荷重を付加する荷重付加装置であって、
   スライドブロックと、
   前記スライドブロックを上下に移動する移動機構と、
   各ウエイトに対応して設けた、上下方向に並べて配置された上下方向に移動可能な複数のステージと
   各ステージに対応して設けた、上下方向の軸を回転軸として回転可能なロータとを有し、
   前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の配置範囲内の所定範囲内にあるときに、当該スライドブロックと係合して、当該スライドブロックの上下移動と連動して回転し、
   前記ステージは、対応する前記ロータの回転に連動して上方位置と下方位置との間を上下に移動し、
   前記シャフトには、各ステージに対応して設けた、各々一つのウエイトを上面上に支持することのできる支持部が上下方向に並べて設けられており、
   前記各ステージは、対応するウエイトを支持するための支持面を有し、
   前記ステージが前記上方位置にあるときに、当該ステージの支持面は対応する支持部の上面の上方に位置して対応するウエイトを支持し、前記ステージが前記下方位置にあるときに、当該ステージの支持面は対応する支持部の上面の下方となって、対応するウエイトは対応する支持部の上面に載せ置かれた状態で当該支持部によって支持されることを特徴とする荷重付加装置。
   
2. 請求項１記載の荷重付加装置であって、
   前記スライドブロックは、水平方向に対して斜めにのびる案内溝を有し、
   前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内に進入するときに前記案内溝に進入し、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内から退出するときに前記案内溝から退出する突起部を有し、
   前記ロータは、前記スライドブロックが当該ロータの上下方向の前記所定範囲内を上下に移動するとき、前記突起部が前記案内溝に沿って水平に移動することにより回転することを特徴とする荷重付加装置。
   
3. 請求項１または２記載の荷重付加装置であって、
   前記ロータは、側面に水平方向に対して斜めにのびるガイド溝を有し、
   前記ステージは、対応する前記ロータの前記ガイド溝に挿入された突部を有し、
   前記ステージは、対応する前記ロータが回転するときに、前記突部が前記ガイド溝に沿って上下に移動することにより上下に移動することを特徴とする荷重付加装置。
   
4. 請求項１、２または３記載の荷重付加装置であって、
   前記各ウエイトは下面に上方にへこんだ凹部を有し、
   前記シャフトの各支持部は、上面に、当該上面に前記ウエイトが上方より載せ置かれるときに前記ウエイトの凹部に嵌り込む、上方に盛り上がった凸部を有することを特徴とする荷重付加装置。
   
5. 請求項１、２、３または４記載の荷重付加装置を備えた、トルク計を校正するトルク校正装置であって、
   水平方向の軸を回転軸とするアームを備え、
   前記アームには前記荷重付加装置の前記シャフトが吊り下げられ、
   前記アームの回転軸には、前記トルク計が連結されることを特徴とするトルク校正装置。