JP3201544B2 - Micro torque measuring instrument - Google Patents

Micro torque measuring instrument

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JP3201544B2
JP3201544B2 JP30285892A JP30285892A JP3201544B2 JP 3201544 B2 JP3201544 B2 JP 3201544B2 JP 30285892 A JP30285892 A JP 30285892A JP 30285892 A JP30285892 A JP 30285892A JP 3201544 B2 JP3201544 B2 JP 3201544B2
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torque
load
motor
torque measuring
shaft
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智弘 松尾
美和 御厨
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Yaskawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、小型モータの微小トル
クの測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a small torque of a small motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、微小トルクの測定器には図2に示
すようなものがある。この回転トルク測定器は、モータ
回転軸1とプーリ2を固定し、このプーリ2に細線3を
巻き付け、プーリ2と細線3間での滑りを利用すること
でモータに負荷回転トルクを発生する。巻き付けた細線
3の重力方向には、予備的に負荷する荷重として重り4
を取り付け、上方向には、例えば、ばね秤りのような荷
重検出器5を取り付ける。図2に示すように荷重検出器
5は、ある角度θをもって取り付けられており、この角
度θを変えることでモータへの負荷トルクを変化させる
ようにしている。回転トルクのかからない状態では、荷
重検出器5は、重り4の重量を示している。次に細線3
を適当な角度θで取り付けたとき重り4は、持ち上げら
れる力を得る。その微小な荷重変化を荷重検出器5によ
り検出する。さらに、細線3の取り付け角度θを大きく
することで負荷トルクとモータ回転数を変化させ、それ
ぞれの回転数における荷重を検出することにより、モー
タ回転時のトルクを測定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a measuring instrument for a minute torque as shown in FIG. This rotating torque measuring device fixes a motor rotating shaft 1 and a pulley 2, winds a thin wire 3 around the pulley 2, and generates a load rotating torque to the motor by utilizing a slip between the pulley 2 and the thin wire 3. In the direction of gravity of the wound fine wire 3, a weight 4
, And a load detector 5 such as a spring weigher is attached upward. As shown in FIG. 2, the load detector 5 is mounted at a certain angle θ, and by changing this angle θ, the load torque to the motor is changed. In a state where the rotation torque is not applied, the load detector 5 indicates the weight of the weight 4. Next, thin line 3
Is attached at an appropriate angle θ, the weight 4 obtains a lifting force. The minute load change is detected by the load detector 5. Further, the load torque and the motor rotation speed are changed by increasing the attachment angle θ of the thin wire 3, and the torque at the time of motor rotation is measured by detecting the load at each rotation speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、糸と
プーリ間にはたらく摩擦力を変化させ、一定の負荷状態
に保つことが比較的簡便にできるため、比較的大きな回
転型モータに用いられていた。ところが、このモータト
ルクの測定方法では、モータ自体を小型化していくと、
モータトルクも微小化するため、摩擦力のわずかな変化
でもモータは回転できず、トルク検出ができないという
問題や微小な摩擦力を一定に負荷することは難しく、回
転トルクの測定結果にばらつきが生じるという問題があ
った。そこで本発明の目的は、トルク測定値にばらつき
のない高精度に測定できる微小トルク測定器を提供する
ことにある。
In the prior art, since it is relatively easy to change the frictional force acting between the yarn and the pulley to maintain a constant load state, it is used for a relatively large rotary motor. I was However, in this method of measuring motor torque, as the motor itself is reduced in size,
Since the motor torque is also reduced, the motor cannot rotate even with a slight change in the frictional force, making it impossible to detect the torque, and it is difficult to apply a small amount of the frictional force to the motor. There was a problem. Therefore, an object of the present invention is to provide a minute torque measuring device that can measure with high accuracy without variation in measured torque values.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、被測定モータの固定子を取付けるトルク
測定軸と、前記トルク測定軸を支持する軸受手段と、前
記トルク測定軸の反負荷側の軸端に設けトルクに基づく
荷重を検出する荷重検出器と、前記被測定モータの軸端
に固定されたディスクとこのディスクの両面に非接触に
設けた励磁コイルからなる電磁ブレーキと、前記被測定
モータの回転数を非接触に検出する回転センサと、前記
回転センサの信号に基づき前記被測定モータの回転数が
一定になるように前記電磁ブレーキの電流をフィードバ
ックさせて制御する制御装置とを備えた微小トルク測定
器において、前記トルク測定軸を支持する軸受手段は、
非接触に支持する空気軸受とし、前記荷重検出器は、前
記トルク測定軸の軸端外周に細線を介して吊るした重り
を、電子天秤によりバランスさせて、荷重を検出する構
成にしている。
To solve the above problems, the present invention provides a torque measuring shaft for mounting a stator of a motor to be measured, bearing means for supporting the torque measuring shaft, and a torque measuring shaft. A load detector that is provided at the shaft end on the non-load side and detects a load based on torque; A rotation sensor for detecting the rotation speed of the measured motor in a non-contact manner ;
Based on the signal of the rotation sensor, the rotation speed of the motor to be measured is
The current of the electromagnetic brake is fed back so as to be constant.
Torque measurement with a control device that controls
A bearing means for supporting the torque measuring shaft,
Non-contact air bearing and the load detector
Weight suspended on the outer circumference of the shaft end of the torque measuring shaft via a thin wire
Are balanced by an electronic balance to detect the load.
I am doing well.

【0005】[0005]

【作用】上記手段により、空気軸受を用いたトルク測定
軸にモータの固定子側を取付けているので、摩擦による
トルク損失がなくなり、電磁ブレーキにより、非接触に
微小な負荷を一定して与えられるので、微小な回転トル
ク域において負荷トルクのばらつきをなくすことができ
る。
According to the above-mentioned means, since the stator side of the motor is mounted on the torque measuring shaft using the air bearing, torque loss due to friction is eliminated, and a minute load can be constantly applied without contact by the electromagnetic brake. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the load torque in a minute rotation torque range.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図1に示して
説明する。図において、6は被測定物であるモータで、
固定子61と回転子62およびモータ回転軸63からな
る。7はトルク測定軸、8は空気軸受で、トルク測定軸
7は非接触に摩擦のない状態で支持されている。9は電
磁ブレーキで、91はモータ回転軸63の軸端に固定し
た負荷を発生するディスク、92はディスク91に渦電
流を発生させモータの回転数を制御する励磁コイルであ
る。10はディスク91の回転数を非接触に計測する回
転センサ、4は重りで、トルク測定軸7から延長したロ
ッド71に細線3で吊り下げられている。5は荷重検出
器で、電子天秤を用いており、トルクの測定前に重り4
とのバランスをとっている。いま、モータ6の固定子6
1の励磁コイル(図示せず)に電圧を加えて回転子62
を無負荷で回転させる。固定子61のコイルは自由に動
くように保持されており、トルクが発生すると、固定子
61にはトルクに応じた反力が作用する。このときモー
タの固定子61を取り付けているトルク測定軸7は、空
気軸受7の非接触支持機構により摩擦力がない状態で支
持されているのでモータ6の回転トルクの反力により回
転力を得る。固定子61が回転すると、これと結合され
ているトルク測定軸7が回転しロッド71が回転して重
り4が重力の方向と反対方向に吊り上げられる。重り4
が吊り上げられると、バランスしていた荷重検出器5の
荷重が変化する。その荷重の変化分にロッド71の半径
を乗じればトルクが求まる。この時の回転数を回転セン
サ10で読めば、この回転数におけるトルクが測定でき
る。つぎに、電磁ブレーキ9の励磁コイル92に設定し
た回転数になるよう一定の電流を流せばディスク91に
渦電流の発生に基づいた拘束力が作用し、回転子62の
回転数が下がり、設定した回転数になる。この時、固定
子61にはトルクが増し、それに応じた反力が作用する
ので、荷重検出器5の荷重もそれに応じて変化する。こ
の荷重の値により上記と同様にしてトルクが求まる。こ
の時の回転数も上記と同様にして回転センサ10で読め
ば、その回転数でのトルクが分かる。以下、同様にして
電磁ブレーキ9の励磁コイル92の電流を順次増してい
き各回転数でのトルクを測定すれば、回転数−トルク曲
線を得ることができる。なお、回転数の設定は外部に取
り付けられた回転センサ11により回転数を検出し、任
意の回転数に設定できるように電磁ブレーキ10へ通電
する電流値をフィードバックすることで図示しない制御
回路を用いて一定回転数の制御を行うようにしている。
このようにして得られた回転数−トルク曲線は、従来の
方法に比べて、ばらつきが大幅に減少し、再現性がよ
く、高精度であることが分かった。さらに1500rp
m以上の高速領域においても、微小なトルクを検出する
ことが分かった。
FIG. 1 shows a specific embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 6 denotes a motor to be measured,
It comprises a stator 61, a rotor 62 and a motor rotation shaft 63. Reference numeral 7 denotes a torque measuring shaft, 8 denotes an air bearing, and the torque measuring shaft 7 is supported in a non-contact and frictionless state. 9 is an electromagnetic brake, 91 is a disk that generates a load fixed to the shaft end of the motor rotation shaft 63, and 92 is an excitation coil that generates an eddy current in the disk 91 and controls the number of rotations of the motor. Reference numeral 10 denotes a rotation sensor for measuring the number of rotations of the disk 91 in a non-contact manner, and reference numeral 4 denotes a weight, which is suspended by a rod 71 extending from the torque measurement shaft 7 with a thin wire 3. Reference numeral 5 denotes a load detector, which uses an electronic balance, and has a weight 4 before measuring the torque.
And balance. Now, the stator 6 of the motor 6
A voltage is applied to the excitation coil (not shown)
With no load. The coil of the stator 61 is held so as to move freely, and when a torque is generated, a reaction force corresponding to the torque acts on the stator 61. At this time, since the torque measuring shaft 7 to which the motor stator 61 is attached is supported by the non-contact support mechanism of the air bearing 7 without frictional force, the torque is obtained by the reaction force of the rotating torque of the motor 6. . When the stator 61 rotates, the torque measuring shaft 7 connected thereto rotates, the rod 71 rotates, and the weight 4 is lifted in the direction opposite to the direction of gravity. Weight 4
Is lifted, the load of the load detector 5 that has been balanced changes. By multiplying the change in the load by the radius of the rod 71, a torque is obtained. If the rotation speed at this time is read by the rotation sensor 10, the torque at this rotation speed can be measured. Next, when a constant current is applied to the exciting coil 92 of the electromagnetic brake 9 so as to reach the set number of revolutions, a restraining force based on the generation of the eddy current acts on the disk 91, and the number of revolutions of the rotor 62 decreases. Rotation speed. At this time, the torque increases on the stator 61 and a corresponding reaction force acts thereon, so that the load of the load detector 5 also changes accordingly. The torque is obtained from the value of this load in the same manner as described above. If the rotation speed at this time is read by the rotation sensor 10 in the same manner as described above, the torque at that rotation speed can be determined. Hereinafter, by similarly increasing the current of the exciting coil 92 of the electromagnetic brake 9 and measuring the torque at each rotation speed, a rotation speed-torque curve can be obtained. The rotation speed is set by using a control circuit (not shown) by detecting the rotation speed by an externally mounted rotation sensor 11 and feeding back a current value to be supplied to the electromagnetic brake 10 so that the rotation speed can be set to an arbitrary rotation speed. Thus, a constant rotation speed is controlled.
It was found that the rotation speed-torque curve obtained in this way had significantly reduced variation, good reproducibility, and high accuracy as compared with the conventional method. Further 1500 rpm
It has been found that a small torque is detected even in a high-speed region of m or more.

【0007】[0007]

【発明の効果】以上述べたように,本発明によれば、電
磁ブレーキを用いて非接触な方法で制動し、空気軸受を
用いて摩擦による損失をなくしたので、微小な負荷トル
クをばらつきをなく正確に測定でき、したがって、微小
トルクを高精度に検出できるトルク検出器を提供できる
効果がある。
As described above, according to the present invention, the electromagnetic brake is used to brake in a non-contact manner, and the air bearing is used to eliminate the loss due to friction. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a torque detector that can accurately measure the torque, and thus can detect the minute torque with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の微小トルク測定器の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a minute torque measuring device of the present invention.

【図2】従来のトルク測定器の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional torque measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モータ回転軸 7 トルク
測定軸 2 プーリ 8 空気軸
受 3 細線 9 電磁ブ
レーキ 4 重り 91 ディス
ク 5 荷重検出器 92 励磁コ
イル 6 モータ 10 回転セ
ンサ 61 モータの固定子 62 モータの回転子 63 モータ回転軸
Reference Signs List 1 motor rotating shaft 7 torque measuring shaft 2 pulley 8 air bearing 3 thin wire 9 electromagnetic brake 4 weight 91 disk 5 load detector 92 exciting coil 6 motor 10 rotation sensor 61 motor stator 62 motor rotor 63 motor rotating shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−153440(JP,A) 特開 昭52−132888(JP,A) 特開 昭55−36778(JP,A) 実開 昭62−76632(JP,U) 実開 昭64−30664(JP,U) 実開 昭60−66269(JP,U) 実開 昭62−201033(JP,U) 特公 昭48−31271(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-153440 (JP, A) JP-A-52-132888 (JP, A) JP-A-55-36778 (JP, A) 76632 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 64-30664 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 60-66269 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 62-201033 (JP, U) Japanese Patent Publication No. 48-31271 (JP, B1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定モータの固定子を取付けるトルク
測定軸と、前記トルク測定軸を支持する軸受手段と、
記トルク測定軸の反負荷側の軸端に設けトルクに基づく
荷重を検出する荷重検出器と、前記被測定モータの軸端
に固定されたディスクとこのディスクの両面に非接触に
設けた励磁コイルからなる電磁ブレーキと、前記被測定
モータの回転数を非接触に検出する回転センサと、前記
回転センサの信号に基づき前記被測定モータの回転数が
一定になるように前記電磁ブレーキの電流をフィードバ
ックさせて制御する制御装置とを備えた微小トルク測定
器において、 前記トルク測定軸を支持する軸受手段は、非接触に支持
する空気軸受とし、前記荷重検出器は、前記トルク測定
軸の軸端外周に細線を介して吊るした重りを、電子天秤
によりバランスさせて、荷重を検出することを特徴とす
る微小トルク測定器。
1. A torque measuring shaft for mounting a stator of a motor to be measured, bearing means for supporting the torque measuring shaft, and a load for detecting a load based on torque provided at a shaft end on a non-load side of the torque measuring shaft. A detector, an electromagnetic brake comprising a disk fixed to the shaft end of the motor to be measured and an exciting coil provided in a non-contact manner on both surfaces of the disk, and a non-contact rotation speed of the motor to be measured. A rotation sensor for detecting ,
Based on the signal of the rotation sensor, the rotation speed of the motor to be measured is
The current of the electromagnetic brake is fed back so as to be constant.
Torque measurement with a control device that controls
The bearing means for supporting the torque measuring shaft is provided in a non-contact manner.
Air load, and the load detector measures the torque
The weight suspended on the outer periphery of the shaft end via a fine wire is
And load detection.
Small torque measuring instrument.
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CN107290085B (en) * 2017-08-16 2023-06-02 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 Micro torque calibration measuring device based on elastic hanging

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