JP2015152452A - 荷重付加装置及びトルク校正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエイトの付加等に伴い生じるシャフトの振れを速やかに収束させる。
【解決手段】上端で吊り下げられた状態で、ウエイト１００が付加されるシャフト６１の下端に非磁性導電体製の円盤６１４を設け、当該円盤６１４の上下に、円盤６１４と非接触で磁石６６４を、磁束が円盤６１４を通過するように配置する。シャフト６１に振れが発生すると、磁石６６４の磁束の作用により円盤６１４に渦電流が発生して円盤６１４を制動する力が生じ、シャフト６１の振れが速やかに停止する。
【選択図】図４

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。

荷重付加装置としては、被校正装置に連結したアームから吊り下げたシャフトに所望数のウエイトを付加する荷重付加装置が知られている。
また、このような荷重付加装置において、振動を検出するセンサを備え、センサで振動を検出したときに、校正動作を停止することにより、シャフトの振れに伴いアームに加わる荷重が変化することによる誤校正を抑止する技術も知られている。

特開2001-133351号公報

被校正装置に連結したアームから吊り下げたシャフトに所望数のウエイトを付加する荷重付加装置では、シャフトをアームに吊り下げたときや、シャフトにウエイトを付加するときに、シャフトに振れが発生してしまうことが避けられず、振れが収まるまで校正動作を行うことができない。

したがって、校正作業の効率化のためには、シャフトの振れを速やかに収束させることが望ましい。
そこで、本発明は、ウエイトの付加等に伴い生じるシャフトの振れを速やかに収束させることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、荷重付加装置に、上端で被荷重付加体に吊り下げられる、下端に非磁性導電体の板状部材が固定されたシャフトと、複数のウエイトと、前記各ウエイトを選択的に前記シャフトに、当該ウエイトが前記シャフトで支持されるように装着する荷重付加手段と、前記シャフトに発生した振れを、前記シャフトと非接触で制動する制動装置とを設け、前記制動装置において、前記板状部材を通過する磁束を発生するようにしたものである。

ここで、このような荷重付加装置において、前記制動装置は、前記板状部の上方と下方に対向して設けた極性の異なる磁石の組を一組または複数組備えたものとしてよい。
なお、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、シャフトに振れが発生し板状部材が動くと、電磁誘導効果により、板状部材に渦電流が発生して板状部材を制動する力が生じ、シャフトの振れが速やかに停止することとなる。

以上のように、本発明によれば、ウエイトの付加等に伴い生じるシャフトの振れを速やかに収束させることができる。

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振止装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る昇降ステージと従動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。

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を吊り下げた状態で、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等を行う。

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、上述した上端に係合部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位置し、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、昇降ステージ６２、昇降ステージ６２を上下に移動する昇降機構６３、複数の従動ステージ６４、昇降ステージ６２と複数の従動ステージ６４の上下方向の移動を案内するガイドポール６５、振止装置６６、昇降ステージ６２と複数の従動ステージ６４との各ステージに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用いることができる。

ここで、シャフト６１の下端は、振止装置６６と非接触な形態で振止装置６６内に挿入されている。
そして、図２に示した初期状態において、各ウエイト１００は対応する昇降ステージ６２や従動ステージ６４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３ａ１はシャフトの正面を、図３ａ２はシャフトの下面を表している。
さて、図示するように、シャフト６１の上端には係合部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の下方にはシャフト６１からフランジ状に水平方向に広がった上方より見て円形の支持盤６１３が配置されている。また、シャフト６１の下端には純銅などの非磁性導電体製の円盤６１４が固定されている。
ここで、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、もしくはテーパ状の形状を有している。
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凹部材１０１が設けられている。また、ウエイト１００の上面の中央部には、上方に盛り上がったドーム状、もしくはテーパ状の形状を有する位置決凸部材１０２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、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、ステージによって支持された状態では、図３ｃ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、ステージによって支持されなくなると下方に移動し、図３ｄに示すように、支持盤６１３の上に順次積み重なった形態で支持盤６１３によって支持され、支持盤６１３を介してシャフト６１に荷重を加えるようになる。
また、このとき、一番下のウエイト１００の下面の位置決凹部材１０１の穴の形状と、支持盤６１３の上面のドーム状の形状とによって、一番下のウエイト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。また、同様に、一番上から下から２番目までの各ウエイト１００は、そのウエイト１００の下面の位置決凹部材１０１の穴の形状と、そのウエイト１００の一つ下のウエイト１００上面の位置決凸部材１０２のドーム状、もしくはテーパ状の形状とによって、一つ下のウエイト１００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、一つ下のウエイト１００の上に積み重ねられる。

結果、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の上に支持されることとなる。
次に、図４ａ１に、振止装置６６の断面構造を示す。
図示するように、振止装置６６は、図４ａ２に示すような上方より見て円環形状の上部部材６６１と、図４ａ３に示すような上部部材６６１と同径の上方より見て円盤状の下部部材６６２を上下に間隔をあけて連結部材６６３で上下に連結した装置である。
また、図４ａ２に上部部材６６１の下面を、図４ａ３に下部部材６６２の上面を示すように、上部部材６６１の下面と下部部材６６２の上面には、磁石６６４が、上部部材６６１の磁石６６４と下部部材６６２の磁石６６４とが対向するように、周方向に沿って配置されている。なお、磁石６６４は永久磁石であっても電磁石であってもよい。

ここで、図４ｂに示すように、対向する位置にある上部部材６６１の磁石６６４と下部部材６６２の磁石６６４との極性は異ならせて配置しており、上部部材６６１と下部部材６６２との間に磁束が生じるようになっている。
そして、図示するように、シャフト６１の円盤６１４は上部部材６６１と下部部材６６２との間に配置され、円盤６１４からシャフト６１が上部部材６６１の中央孔を通って上方に延びている。
そして、シャフト６１に振れが生じ、上部部材６６１と下部部材６６２との間で円盤６１４が動くと、電磁誘導効果により円盤６１４にうず電流が生じ円盤６１４を制動する力、すなわち、シャフト６１の振れを止める力が働くこととなる。
次に、図５ａに昇降ステージ６２の構造を示す
ここで、図５ａ１が昇降ステージ６２の正面を、図５ａ２が昇降ステージ６２の上面を表している。
図示するように、昇降ステージ６２は、概略、直方体の本体部６２０の右側にウエイト１００を上面で支持するための二つの支持アーム６２１を設けた形状を備えている。また、本体部６２０には、ガイドポール６５が挿入される貫通孔６２２を有する。また、本体部６２０には、昇降機構６３と係合して昇降ステージ６２を上下移動するための部材６２３（たとえばボールネジナット）が組み込まれている。

次に、図５ｂに従動ステージ６４の構造を示す
ここで、図５ｂ１が従動ステージ６４の正面を、図４ｂ２が従動ステージ６４の上面を表している。
図示するように、従動ステージ６４は、概略、直方体の本体部６４０の右側にウエイト１００を上面で支持するための二つの支持アーム６４１を設けた形状を備えている。また、本体部６４０には、ガイドポール６５が挿入される貫通孔６４２を有する。
また、図５ｃの右側方向からみた模式図で示すように、昇降ステージ６２の本体部６２０と、一番下の従動ステージ６４を除く各従動ステージ６４の本体部６４０の下部には、下方に突出したフック４０１が前後に二つ設けられている。ここで、各フック４０１は、棒状の部材の下端部にフランジを設けた形状を有している。

また、各従動ステージ６４の本体部６４０には、上面に開口を有する穴４０２が前後に二つ設けられている。そして、昇降ステージ６２の下部のフック４０１は、一番上の従動ステージ６４の上面の穴４０２に挿入されており、各従動ステージ６４の下部のフック４０１は一つ下の従動ステージ６４の上面の穴４０２に挿入されている。
なお、各従動ステージ６４において、フック４０１と穴４０２の位置は重ならないように、前後方向にずらして設けている。また、ステージ（昇降ステージ６２または従動ステージ６４）毎にフック４０１と穴４０２の位置は前後方向に互い違いの位置となるように設けている

各穴４０２の上端部の径は、当該穴４０２に挿入されたフック４０１の下端のフランジの径より小さく、各穴４０２の上端部より下方の部分の径は当該穴４０２に挿入されたフック４０１の下端のフランジの径より大きく設定されている。
また、フック及び穴４０２の長さは、図５ｄ１、ｄ２に示すように、フック４０１の下端のフランジの上面が穴４０２の上端部の下面に当接する高さから、フック４０１が下面に設けられている本体部（昇降ステージ６２の本体部６２０または従動ステージ６４の本体部６４０）の下面が、その下の従動ステージ６４の本体部６４０の上面に当接する高さまで、穴４０２の中を上下に移動することができるように設定されている。

ここで、図５ｃは、図２に示した、シャフト６１にウエイト１００による荷重を一切加えていない初期状態を表しており、この初期状態において、図５ｃに示すように、昇降ステージ６２は、昇降ステージ６２のフック４０１のフランジを一番上の従動ステージ６４の穴４０２の上端部の下面に当接させて（引っ掛けて）、一番上の従動ステージ６４を吊り下げた状態にあり、一番下の従動ステージ６４を除く各受動ステージは、従動ステージ６４のフック４０１のフランジを一つ下の従動ステージ６４の穴４０２の上端部の下面に当接させて（引っ掛けて）、一つ下の従動ステージ６４を吊り下げた状態にある。また、一番下の従動ステージ６４は、シャフト６１の支持盤６１３の上方に吊り下げられた状態にある。

さて、図６に示すように、図６ａに示す初期状態から、昇降ステージ６２を昇降機構６３で下降させていくと、昇降ステージ６２の下降に伴い全ての従動ステージ６４が下降し、やがて、図６ｂに示すように、一番下の従動ステージ６４で支持されていたウエイト１００がシャフト６１の支持盤６１３上に載せ置かれて、一番下の従動ステージ６４による支持を離れ、支持盤６１３によって支持されるようになり、一番下のウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加される。また、下降に伴って一番下の従動ステージ６４は所定高さでベース６０によって支持されるようになり、その位置で下降を停止する。

そして、さらに、昇降ステージ６２を昇降機構６３で下降させると、図６ｃに示すように、下から二番目の従動ステージ６４で支持されていたウエイト１００が、シャフト６１の支持盤６１３で支持されている一番下のウエイト１００の上に載せ置かれて、下から二番目の従動ステージ６４による支持を離れ、支持盤６１３によって支持されるようになり、一番下のウエイト１００の荷重に加え下から二番目のウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加される。また、下降に伴って下から二番目の従動ステージ６４は一番下の従動ステージ６４の上に載せ置かれて支持されるようになり、その位置で下降を停止する。

以下、同様に、昇降ステージ６２の下降に伴って、下のものから順次、ウエイト１００の荷重がシャフト６１に追加的に付加されていき、下のものから従動ステージ６４が一つ下の従動ステージ６４に積み重ねられていく。
そして、図６ｄに示すように、昇降ステージ６２を、昇降ステージ６２が一番上の従動ステージ６４上に載せ置かれて支持される高さまで下降させると、全てのウエイト１００が支持盤６１３上に積み重ねられ、全てのウエイト１００の荷重がシャフト６１に付加される。
ここで、各部の形状や配置は、一つ下の従動ステージ６４に積み重ねられた従動ステージ６４や昇降ステージ６２の支持アーム６４１、６２１の高さが、支持していたウエイト１００と一つ下の従動ステージ６４が支持していたウエイト１００との間の高さとなるように設定されている。したがって、従動ステージ６４や昇降ステージ６２の下降に伴って、支持アーム６４１、６２１が、一つ下の従動ステージ６４が支持していたウエイト１００と干渉することはない。

なお、昇降ステージ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が上のものから順次、支持盤６１３で支持されずに昇降ステージ６２や従動ステージ６４の支持アーム６２１、６４１で支持されていくようになる。
ここで、以上の昇降ステージ６２の昇降に伴うウエイト１００の支持盤６１３への載せ置きや、ウエイト１００の支持盤６１３上からの取り除きに際してシャフト６１に振れが生じると、振止装置６６によって上述のように制動がかかり、速やかに振れが停止することとなる。シャフト６１の第２係合部６１２のベース６０上から上方への離脱の際にシャフト６１に振れが生じた場合も同様に、振止装置６６によって速やかに振れが収束される。

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、ウエイト１００の付加等に伴い生じるシャフト６１の振れを速やかに収束させることができる。

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…昇降ステージ、６３…昇降機構、６４…従動ステージ、６５…ガイドポール、６６…振止装置、１００…ウエイト、１０１…位置決凹部材、１０２…位置決凸部材、４０１…フック、４０２…穴、６０１…孔、６１１…係合部、６１２…第２係合部、６１３…支持盤、６１４…円盤、６２０…本体部、６２１…支持アーム、６２２…貫通孔、６４０…本体部、６４１…支持アーム、６４２…貫通孔６６１…上部部材、６６２…下部部材、６６３…連結部材、６６４…磁石。

Claims (3)

1. 上端で被荷重付加体に吊り下げられる、下端に非磁性導電体の板状部材が固定されたシャフトと、
   複数のウエイトと、
   前記各ウエイトを選択的に前記シャフトに、当該ウエイトが前記シャフトで支持されるように装着する荷重付加手段と、
   前記シャフトに発生した振れを、前記シャフトと非接触で制動する制動装置とを備え、
   前記制動装置は、前記板状部材を通過する磁束を発生す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、
   前記制動装置は、前記板状部材の上方と下方に対向して設けた極性の異なる磁石の組を一組または複数組備えてい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。