JP3395648B2 - 回転トルク測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転トル
クを測定する回転トルク測定装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来技術として、例えば図６に示す回転
トルク測定装置がある。この測定装置は、回転力を発生
するモータ１００と、このモータ１００の回転力を機械
的にワーク１１０に伝達する伝達部１２０とを備え、こ
の伝達部１２０に歪みゲージ１３０を具備したトルク計
１４０が具備されている。この測定装置による回転トル
ク測定方法は、ワーク１１０の回転トルクによって発生
した捻り変形を歪みゲージ１３０で計測し、予め算出さ
れている歪みゲージ１３０の変形量とトルクとの関係式
からトルク値を求めるものである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、歪みゲージ
１３０による回転トクル計測では、歪みゲージ１３０の
計測範囲が狭いため、微小なトルクを計測する歪みゲー
ジ１３０では大きなトルクを計測できず、大きなトルク
を計測する歪みゲージ１３０では微小なトルクを計測で
きないという問題があった。また、使用する歪みゲージ
１３０の計測範囲を超える過大なトルクが掛かると歪み
ゲージ１３０が破損するという問題もあった。本発明
は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、
計測範囲が広く、且つ過大なトルクが掛かることを防止
できる回転トルク測定装置を提供することにある。 【０００４】 【０００５】【課題を解決するための手段】 （請求項１の手段） 回転トルク測定装置は、回転力を発生する駆動手段と、
磁力により駆動手段の回転力を被計測回転体に伝達する
非接触式の伝達手段と、この伝達手段により駆動手段の
回転力が伝達されて回転する被計測回転体の回転速度を
計測する１つの速度検出手段と、この速度検出手段で検
出される回転速度より被計測回転体の回転速度変化量を
演算する速度変化量演算手段と、予め求められている回
転速度変化量と回転トルクとの相関に基づいて、速度変
化量演算手段で演算された回転速度変化量より被計測回
転体の最大回転トルクを演算するトルク演算手段とを備
え、前記伝達手段は、駆動手段と被計測回転体の少なく
とも一方側の回転部に具備された１個の磁石と、他方側
の回転部に具備された１個の磁石または磁性体とから構
成され、磁石間または磁石と磁性体間に生じる磁力によ
り駆動手段の回転力を被計測回転体に伝達するものであ
り、磁石は、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁された
円筒形状を有することを特徴とする。 【０００６】この測定装置によれば、被計測回転体の予
想される回転トルクの大きさに応じて駆動手段と被計測
回転体との間に生じる磁力の大きさを変えることができ
る。例えば、被計測回転体の予想回転トルクが小さい時
は、駆動手段と被計測回転体との間に生じる磁力を小さ
くし、被計測回転体の予想回転トルクが大きい時は、駆
動手段と被計測回転体との間に生じる磁力を大きくす
る。この磁力の大きさは、駆動手段側と被計測回転体側
との磁石間または磁石と磁性体間の距離、磁石の強さ、
大きさ等によって容易に変更できる。これにより、被計
測回転体の微小なトルク変動に対しても大きな回転速度
変化量を測定できるため、その回転速度変化量より被計
測回転体の微小なトルク変動を求めることができる。ま
た、磁力によって駆動手段の回転力を被計測回転体に伝
達しているため、被計測回転体を回転させる最大トルク
が大きくなると、伝達手段（磁石間または磁石と磁性体
間）で滑りが生じることにより、測定装置に過大なトル
クが掛かることを防止できる。 【０００７】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は回転トクル測定装置１の構成を
示す模式図である。本実施例の回転トクル測定装置１
は、被計測回転体（以下ワーク２と言う）の回転トルク
を計測するもので、図１に示すように、回転力を発生す
る駆動手段３、この駆動手段３の回転力をワーク２に伝
達する伝達手段４、５、回転するワーク２の回転速度を
計測する１つの速度センサ６、この速度センサ６の出力
信号を演算処理する演算装置７等より構成される。 【０００８】駆動手段３は、例えばステッピングモータ
３を使用する。伝達手段４、５は、ステッピングモータ
３の回転軸３ａの一端に取り付けられた１個の磁石４
と、ワーク２の回転軸２ａの一端に取り付けられた１個
の磁石５とで構成される。各磁石４、５は、図２に示す
ように、それぞれ円筒形状に設けられ、Ｎ極とＳ極とが
径方向に対向して（周方向に交互に）着磁されている。
速度センサ６は、ワーク２に対して非接触式であり、例
えばレーザ光の干渉縞を利用して回転速度を計測するこ
とができる。演算装置７は、例えばマイクロコンピュー
タを内蔵し、予めインプットされている演算プログラム
に沿って所定の演算処理を実行するもので、その演算手
段として、速度センサ６の信号よりワーク２の回転速度
変化量を演算する速度変化量演算手段（図示しない）
と、予め求められている回転速度変化量と回転トルクと
の相関（図４参照）に基づいて、速度変化量演算手段で
演算された回転速度変化量よりワーク２の最大回転トル
クを演算するトルク演算手段（図示しない）とを有して
いる。 【０００９】次に、本実施例の作動について説明する。
まず、ステッピングモータ３の回転軸３ａとワーク２の
回転軸２ａとを同軸に配置し、且つステッピングモータ
３の回転軸３ａに取り付けた磁石４と、ワーク２の回転
軸２ａに取り付けた磁石５とを所定の距離だけ離して位
置決めする（図１参照）。次に、ステッピングモータ３
を一定速度で回転させる。これにより、磁石４、５間に
生じる磁力によってステッピングモータ３の回転力がワ
ーク２の回転軸２ａに伝達される。この時、図３に示す
ように、ワーク２の回転部分に抵抗があると、その抵抗
の大きさ（つまりワーク２の回転トルク）が磁石４、５
間に生じる回転トルクより大きい間は、ワーク２の回転
軸２ａが静止している。 【００１０】その後、ステッピングモータ３の回転軸３
ａが更に回転して磁石４、５間に生じる回転トルクが増
大し、その回転トルクがワーク２の回転部分の抵抗の大
きさを超えると、ワーク２の回転軸２ａが回転する。磁
石４、５間に生じる回転トルクは、図５に示すように、
磁石４と磁石５との位置関係（磁石４、５間の捻れ角）
によって変化する。例えば、捻れ角０〜９０度の間で
は、捻れ角が０度の時は回転トルクが発生することな
く、その後、捻れ角が大きくなるに連れて回転トルクも
増大し、捻れ角が９０度で回転トルクが最大となる。な
お、磁石４、５間の捻れ角は、外力の作用しない静止状
態での捻れ角を０度としたものである。 【００１１】続いて、ワーク２の回転速度を速度センサ
６で計測して演算装置７に出力する。演算装置７では、
速度センサ６の信号よりワーク２の最大回転速度変化量
を演算し、図４に示すワーク２の最大回転速度変化量と
最大回転トルクとの相関に基づいてワーク２の最大回転
トルク（即ち、ワーク２の回転部分の抵抗の大きさ）を
求める。なお、図４に示すワーク２の回転速度変化量と
回転トルクとの相関は、予め演算装置７のマイクロコン
ピュータに記憶されている。求められたワーク２の回転
トルクは、演算装置７の表示部７ａにてデジタル表示さ
れる。これにより、ワーク２の回転部分の抵抗が所定の
値より大きなものを確実に見つけることができる。 【００１２】（本実施例の効果）本実施例では、ステッ
ピングモータ３側に取り付けた磁石４と、ワーク２側に
取り付けた磁石５の強さ、大きさ、または磁石４、５間
の距離等によって磁石４、５間に生じる磁力の大きさを
容易に変えることができる。この結果、ワーク２の微小
なトルク変動に対しても大きな回転速度変化量を測定で
きるため、その回転速度変化量よりワーク２の微小なト
ルク変動を求めることができる。これにより、従来人の
手の感覚にて検査していたワーク２の微小なトルク変動
を自動で定量的に検査できる。また、本実施例の回転ト
ルク測定装置１は、ステッピングモータ３の回転力を磁
石４、５間に生じる磁力によってワーク２に伝達してい
る。つまり、非接触式の伝達手段を用いているため、ワ
ーク２を回転させる最大トルクが大きくなると、磁石
４、５間で滑りが生じる。この結果、過大なトルクが測
定装置１に掛かることはなく、従来装置のように測定装
置１が破損することもない。 【００１３】（変形例）本実施例では、ステッピングモ
ータ３の回転力をワーク２に伝達する伝達手段として、
ステッピングモータ３側とワーク２側との両方に磁石
４、５を配置しているが、何方か一方側のみ磁石を配置
し、他方側には磁性体を配置しても良い。本実施例で
は、回転力を発生する駆動手段としてステッピングモー
タ３を示したが、その他のモータを使用しても良い。ま
た、速度センサ６は、レーザ光の干渉縞を利用したもの
を示したが、他の光学系や磁気系を利用した非接触式速
度センサでも良い。演算装置７は、速度センサ６専用に
設けても良いが、デスクトップ型またはノート型パソコ
ンを演算装置７として使用することもできる。

【図面の簡単な説明】 【図１】回転トルク測定装置の構成を示す模式図であ
る。 【図２】磁石の着磁状態を示す図である。 【図３】回転トルク測定方法の説明図である。 【図４】ワークの回転速度変化量と回転トルクとの関係
を示すグラフである。 【図５】磁石間の捻れ角と回転トルクとの関係を示すグ
ラフである。 【図６】従来の回転トルク測定装置の構成を示す模式図
である。 【符号の説明】 １ 回転トルク測定装置 ２ ワーク（被計測回転体） ３ ステッピングモータ（駆動手段） ４ 磁石（伝達手段） ５ 磁石（伝達手段） ６ 速度センサ（速度検出手段） ７ 演算装置（速度変化量演算手段、トルク演算手段）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】回転力を発生する駆動手段と、 この駆動手段の回転力を被計測回転体に伝達する非接触
   式の伝達手段と、 この伝達手段により前記駆動手段の回転力が伝達されて
   回転する前記被計測回転体の回転速度を計測する１つの
   速度検出手段と、 この速度検出手段で検出される回転速度より前記被計測
   回転体の回転速度変化量を演算する速度変化量演算手段
   と、 予め求められている回転速度変化量と回転トルクとの相
   関に基づいて、前記速度変化量演算手段で演算された回
   転速度変化量より前記被計測回転体の最大回転トルクを
   演算するトルク演算手段とを備え、 前記伝達手段は、前記駆動手段と前記被計測回転体の少
   なくとも一方側の回転部に具備された１個の磁石と、他
   方側の回転部に具備された１個の磁石または磁性体とか
   ら構成され、前記磁石間または前記磁石と磁性体間に生
   じる磁力により前記駆動手段の回転力を前記被計測回転
   体に伝達するものであり、前記磁石は、周方向にＮ極と
   Ｓ極とが交互に着磁された円筒形状を有することを特徴
   とする回転トルク測定装置。