JP2019020214A

JP2019020214A - トルク計測方法及び計測装置

Info

Publication number: JP2019020214A
Application number: JP2017137915A
Authority: JP
Inventors: 直也森田; Naoya Morita
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-02-07

Abstract

【課題】トルク伝達系における駆動側回転体及び従動側回転体間で伝達するトルクを計測するトルク計測方法において、塵芥の影響を受けにくく、被計測物に対する加工が容易なトルク計測方法を提供する。
【解決手段】外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部９，１０を設けた回転体２，３に対しそれぞれその接線と平行な方向へ向けかつマーカー部９，１０を通過するように発光部２１から光線Ｌを照射し、受光部２２で受光し、受光量を測定し、受光量の変化によりマーカー部９，１０の位置を検出し、トルク伝達に伴って両回転体２，３に発生するマーカー部９，１０の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転トルク伝達系において伝達トルクの大きさを計測するトルク計測方法及びトルク計測装置に関する。本発明のトルク計測装置は例えば、カップリング用のトルクメータとして用いられる。また本発明のトルク計測装置は例えば、船、プラント又は発電所など工業用カップリングを使用する分野で用いられる。

（１）回転体のトルクを非接触で光学的に計測する方法は、レーザ発光部、反射板及び受光部を有し、反射光を検出する方法で数多く報告されている（特許文献１，２参照）。

（２）また、上記反射板を使用する方法では塵芥の影響を受けやすいため、回転体に光通過溝や通過穴の構造を設け、レーザの直接光を測定する方法も報告されている（特許文献３参照）。

特開２００９−０１４４６７号公報特開２００９−１０９２９４号公報特開２００９−２０４３０９号公報ＷＯ２０１７／０６９０９９Ａ１

しかしながら、上記（１）の方法では、塵芥の影響が大きいため、粉塵などが多いところでは測定ができない、又は塵埃対策のメンテナンスが必要になる不都合がある。

また、上記（２）の方法では、光通過溝や通過穴の構造は加工量が多いため、加工に手間がかかり、コストも嵩む不都合がある。

本発明は、塵芥の影響を受けにくく、しかも被計測物に対する加工が容易なトルク計測方法及びトルク計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のトルク計測方法は、トルク伝達系における駆動側回転体及び従動側回転体間で伝達するトルクを計測するトルク計測方法であって、外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部を設けた前記回転体に対しそれぞれその接線と平行な方向へ向けかつ前記マーカー部を通過するように発光部から光線を照射し、受光部で受光し、受光量を測定し、受光量の変化により前記マーカー部の位置を検出し、トルク伝達に伴って前記両回転体に発生する前記マーカー部の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出することを特徴とする。

また、本発明のトルク計測装置は、トルク伝達系における駆動側回転体及び従動側回転体間で伝達するトルクを計測するトルク計測装置であって、外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部を設けた前記回転体に対しそれぞれその接線と平行な方向へ向けかつ前記マーカー部を通過するように光線を照射する発光部と、前記光線を受光する受光部と、受光量を測定し、受光量の変化により前記マーカー部の位置を検出し、トルク伝達に伴って前記両回転体に発生する前記マーカー部の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出する演算処理部と、を有することを特徴とする。

本発明は、被計測物である回転体の外周面の円周上一部に設けた凹状又は凸状のマーカー部の位置を、回転体の接線上に配置した発光部及び受光部によって受光量の変化として検出することを特徴とする。またその際、マーカー部の位置にて、その深さ又は高さに比例した光量が通過するように発光部と受光部の位置を調整する。

本発明によれば、反射方法でないため表面清浄を必要とせず、凹部の深さ又は凸部の高さが残っていればマーカー部の位置を特定しトルクを検出できるため、塵埃の影響を受けにくい特徴を有する。また、回転体の外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部を設ける構造は、回転体に光通過溝や通過穴などを設ける場合と比較して、加工が容易でコストも低減される特徴を有する。したがって以上により本発明所期の目的どおり、塵芥の影響を受けにくく、しかも被計測物に対する加工が容易なトルク計測方法及び計測装置を提供することができる。

実施の形態に係るトルク計測方法において計測対象とするダイアフラムカップリングの説明図及びトルク計測装置の説明図同トルク計測装置の作動説明図同トルク計測装置の作動説明図

実施の形態に係るトルク計測方法は、トルク伝達系としてダイアフラムカップリングにおける駆動側ダイアフラム（駆動側回転体）及び従動側ダイアフラム（従動側回転体）間で伝達する伝達トルクの大きさを計測するものである。

図１に示すように、ダイアフラムカップリング１は、駆動側ダイアフラム２及び従動側ダイアフラム３をセンターチューブ４を介して互いに連結したものであって、駆動側ダイアフラム２からセンターチューブ４を介して従動側ダイアフラム３へトルクを伝達する。駆動側ダイアフラム２は駆動側フランジ５及びガード６間に挟持され、駆動側フランジ５は駆動側の回転軸（図示せず）に接続される。従動側ダイアフラム３は従動側フランジ７及びガード８間に挟持され、従動側フランジ７は従動側の回転軸（図示せず）に接続される。

上記ダイアフラムカップリング１における本発明に特有の構成として、駆動側ダイアフラム２の外周面及び従動側ダイアフラム３の外周面にそれぞれ円周上の位置を合わせて円周上一部の凹状のマーカー部９，１０を設ける。凹状のマーカー部９，１０の具体例としては図２に示すように、駆動側ダイアフラム２の外周面２ａ及び従動側ダイアフラム３の外周面３ａにそれぞれ切削加工によって円周上一部の切欠状又は溝状の凹部９Ａ，１０Ａを形成するが、そのほか例えば厚み約０．１〜０．２ｍｍのステンレスシールを各ダイアフラム２，３の外周面に貼付することによりこれを円周上一部の凸部としても良い。マーカー部９，１０は円周上に複数個所設けられるが、円周上１箇所のみであっても良い。

図１及び図２は、上記ダイアフラムカップリング１に取り付けるトルク計測装置の構造を併せて示している。

上記したように駆動側ダイアフラム２の外周面２ａ及び従動側ダイアフラム３の外周面３ａにそれぞれ円周上一部の凹状のマーカー部９，１０を設け、このように外周面２ａ，３ａの円周上一部に凹状のマーカー部９，１０を設けた駆動側ダイアフラム２及び従動側ダイアフラム３に対しそれぞれその外周面２ａ，３ａの接線と平行な方向へ向けてかつ凹状のマーカー部９，１０を通過するようにレーザ光線Ｌを照射する発光部２１を配置する。

また、上記発光部２１から照射したレーザ光線Ｌを受光する受光部２２を配置し、受光部２２における受光量を測定し、受光量の変化によりマーカー部９，１０の位置を検出し、トルク伝達に伴って両ダイアフラム２，３に発生するマーカー部９，１０の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出する演算処理部２３を配置する。受光部２２の具体例としては、ＰＩＮフォトダイオードを挙げることができ、演算処理部２３の具体例としては、Ａ／Ｄ変換器２４及びマイコンまたはＥＰＧＡなどを利用した位相及びトルク算出器２５を挙げることができる。

上記構成のトルク計測装置において、発光部２１から受光部２２へ向けてレーザ光Ｌを照射すると、図３（Ａ）に示すように光線幅内にマーカー部９，１０が位置しないときと、図３（Ｂ）に示すように光線幅内にマーカー部９，１０が位置するときとで、マーカー部９，１０通過後の光線幅ｗ_１，ｗ_２が異なることになり（ｗ_１＜ｗ_２）、結果、受光部２２における受光量が異なることになるので、マーカー部９，１０の位置を検出することができる。したがってトルク伝達に伴って両ダイアフラム２，３に発生するマーカー部９，１０の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出することができる。

１ダイアフラムカップリング
２駆動側ダイアフラム（駆動側回転体）
２ａ，３ａ外周面
３従動側ダイアフラム（従動側回転体）
４センターチューブ
５，７フランジ
６，８ガード
９，１０マーカー部
９Ａ，１０Ａ凹部
２１発光部
２２受光部
２３演算処理部
２４Ａ／Ｄ変換器
２５位相及びトルク算出器

Claims

トルク伝達系における駆動側回転体及び従動側回転体間で伝達するトルクを計測するトルク計測方法であって、
外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部を設けた前記回転体に対しそれぞれその接線と平行な方向へ向けかつ前記マーカー部を通過するように発光部から光線を照射し、受光部で受光し、受光量を測定し、受光量の変化により前記マーカー部の位置を検出し、トルク伝達に伴って前記両回転体に発生する前記マーカー部の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出することを特徴とするトルク計測方法。
トルク伝達系における駆動側回転体及び従動側回転体間で伝達するトルクを計測するトルク計測装置であって、
外周面の円周上一部に凹状又は凸状のマーカー部を設けた前記回転体に対しそれぞれその接線と平行な方向へ向けかつ前記マーカー部を通過するように光線を照射する発光部と、前記光線を受光する受光部と、受光量を測定し、受光量の変化により前記マーカー部の位置を検出し、トルク伝達に伴って前記両回転体に発生する前記マーカー部の回転速度と回転位相差を測定し演算処理することにより伝達トルク値を算出する演算処理部と、を有することを特徴とするトルク計測装置。