JP2639318B2 - トルク測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトルク測定装置に関し、
特に装置内部に設けられたトルク発生源のトルクを測定
するトルク測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トルクを測定する場合には、ト
ルク発生源の回転軸から直接に測定がなされる。これに
ついて図２を参照して説明する。

【０００３】従来のトルク測定装置は、図２に示されて
いるように、モータ等のトルク発生源１０の回転軸４０
に対して測定装置２０を直結してトルクメータ３０によ
りトルクの値を読取っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、モータ等の
トルク発生源を装置内部に組込んだ後にそのトルクを測
定する必要が生じることがある。例えば、人工衛星に搭
載する装置内のモータのトルクを測定したいことがあ
る。

【０００５】一般に、人工衛星には姿勢制御用のリアク
ションホイールが設けられているが、このホイール内の
トルク発生源のトルクを測定したい場合がある。また、
人工衛星に設けられた装置から生じるトルクが他の装置
に擾乱として与える影響を測定したい場合がある。特
に、後者の場合は衛星の姿勢に大きな影響を与えること
があるので、そのトルクを測定することが重要である。

【０００６】しかし、上述した従来のトルク測定装置で
は、装置内に組込まれた後は、回転軸が外部に出ていな
い限り、トルクを測定することができないという欠点が
あった。

【０００７】また、もともと回転軸を有しない駆動装置
のトルク擾乱量を測定することはできないという欠点が
あった。

【０００８】本発明は上述した従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は装置内部に組込
まれたトルク発生源のトルクを測定することのできるト
ルク測定装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるトルク測定
装置は、回転軸を外部に有しない被測定物についてのト
ルクを測定するトルク測定装置であって、長手方向が鉛
直方向と一致するように一端が固定されたトーションバ
ーと、このトーションバーの他端に固定され前記被測定
物を載置するための被測定物載置用部材と、前記トーシ
ョンバーのねじれ角度を測定する測定手段とを有し、前
記測定手段により測定されたねじれ角度に基づき前記被
測定物内部から発生するトルクを測定するようにしたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１１】図１は本発明によるトルク測定装置の一実
施例を示す概略構成図である。図において、本発明の一
実施例によるトルク測定装置は、長手方向が鉛直方向と
一致するように一端が固定されたトーションバー１と、
このトーションバー１の他端に固定された測定用治具２
と、この測定用治具２の周辺部（外側面）に設けられた
ミラー３と、このミラー３に対して光を照射するオート
コリメータ４とから構成されている。

【００１２】トーションバー１は、剛性を有する棒部材
であり、本例ではその断面が円形である。また、その材
質は金属である。このトーションバー１は、締付金具６
により天井７に固定される。

【００１３】測定用治具２は、被測定装置を載置するた
めの部材であり、本実施例では円形の皿状部材である。
そして、その外側面にはミラー３が設けられている。さ
らに、治具２の上端部２２は固定用部材２３によりトー
ションバー１の下端に固定される。なお、固定用部材２
３には、剛性を有する金属棒等を用い、トーションバー
１と治具２とが一体となるように構成されるものとす
る。

【００１４】ミラー３は、平板型のものであり、オート
コリメータ４から照射される光を反射し、再びオートコ
リメータ４側へ入射させるものである。つまり、オート
コリメータ４からの照射光をミラー３で反射させて再び
オートコリメータ４に入射されるように、ミラー３及び
オートコリメータ４が配置されるものとする。なお、オ
ートコリメータ４には、周知のターゲット付のオートコ
リメータを用いれば良い。

【００１５】かかる構成において、本装置によりトルク
を測定する場合は、まず被測定装置５を図示の如く測定
治具２の上に載置する。この状態で被測定装置５の内部
においてトルクが発生すると、そのトルクによってトー
ションバー１が矢印Ｙ１又はＹ２の方向にわずかにねじ
られる。すると、そのねじれ角がミラー３及びオートコ
リメータ４によって検出される。

【００１６】ここで、被測定装置５の内部で発生したト
ルクは、 Ｔ＝（ＩＳ² ＋ｋ）θ …… となる。ただし、式においてｋはトーションバー１の
剛性，θはトーションバー１のねじれ角、Ｓ² ＝ｄ² ／
ｄｔ² （ｔは時間）、Ｉは回転部分（被測定装置５＋測
定治具２）の慣性モーメントである。なお、慣性モーメ
ントＩは、周知の測定器により測定すれば良い。

【００１７】式において、トーションバー１の剛性を
回転部分の慣性モーメントより十分大きくすれば（ｋは
Ｉより十分大とする）、トルクＴは、 Ｔ＝ｋθ …… となる。ただし、式は近似的に成立する。

【００１８】よって、式から回転角（ねじれ角）θに
より、発生トルクＴを求めることができる。

【００１９】以上のように、本例の装置では、測定用治
具２に載置された装置５において発生したトルクを、ト
ーションバー１によってねじれ角に変換し、そのねじれ
角をミラー３及びオートコリメータ４によって検出して
おり、これにより直接トルクメータ等で測定できない場
合でも装置内部からトーションバー１の軸回りに発生す
るトルクを間接的に測定することができるのである。

【００２０】なお、必要であれば、治具２に対して被測
定装置５を載置する向きを変えて発生トルクのＸ，Ｙ，
Ｚの各方向の成分を測定することができ、これにより宇
宙空間において衛星に与える影響を知ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被測定装
置内部から発生されるトルクを、トーションバーによっ
てねじれ角に変換し、これをオートコリメータで検出す
ることにより、回転軸が外部に出ていない装置であって
も、その内部から発生されるトルクを測定することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるトルク測定装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】従来のトルク測定装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ トーションバー ２ 測定用治具 ３ 測定用ミラー ４ オートコリメータ ５ 被測定装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を外部に有しない被測定物につい
   てのトルクを測定するトルク測定装置であって、長手方
   向が鉛直方向と一致するように一端が固定されたトーシ
   ョンバーと、このトーションバーの他端に固定され前記
   被測定物を載置するための被測定物載置用部材と、前記
   トーションバーのねじれ角度を測定する測定手段とを有
   し、前記測定手段により測定されたねじれ角度に基づき
   前記被測定物内部から発生するトルクを測定するように
   したことを特徴とするトルク測定装置。
2. 【請求項２】 前記測定手段は、前記被測定物載置用部
   材の周辺部に設けられたミラーと、このミラーに光を照
   射するオートコリメータとからなることを特徴とする請
   求項１記載のトルク測定装置。