JPH02107934A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH02107934A JPH02107934A JP25969088A JP25969088A JPH02107934A JP H02107934 A JPH02107934 A JP H02107934A JP 25969088 A JP25969088 A JP 25969088A JP 25969088 A JP25969088 A JP 25969088A JP H02107934 A JPH02107934 A JP H02107934A
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- Japan
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- elastic body
- light
- torque
- holders
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 1
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Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は筒状弾性体の回転変位（ねじれ量）からトルク
を検出するトルクセンサに関する。
を検出するトルクセンサに関する。
トルク伝達軸によって伝達されるトルクＴと、回転軸の
ねじれ角θとの間にはθ−ｔＴ／ＩＧ（但し：ｔは回転
軸の長さ、工は極慣性モーメント、Ｇは弾性係数）の関
係が成立する。したがって、θを測定すればＴを求める
ことができ、その測定方法としては、抵抗線ひすみ計を
用いる方法、光学的検出法、電気、磁気的検出法等種々
の方法が知られている（例：％公昭６３−４０７１７号
公報）。
ねじれ角θとの間にはθ−ｔＴ／ＩＧ（但し：ｔは回転
軸の長さ、工は極慣性モーメント、Ｇは弾性係数）の関
係が成立する。したがって、θを測定すればＴを求める
ことができ、その測定方法としては、抵抗線ひすみ計を
用いる方法、光学的検出法、電気、磁気的検出法等種々
の方法が知られている（例：％公昭６３−４０７１７号
公報）。
しかしながら、このような従来のトルク検出装置はいず
れも検出手段を回転軸の周シに配設したものばかシであ
るため、装置の小型化に問題があシ、特に光学的手段を
用いる場合は所要の光路長を確保する必要があるため、
小型化の大きな障害となっている。
れも検出手段を回転軸の周シに配設したものばかシであ
るため、装置の小型化に問題があシ、特に光学的手段を
用いる場合は所要の光路長を確保する必要があるため、
小型化の大きな障害となっている。
そこで本発明は上述したような問題点を解決し、比較的
構造が簡単で、光路を変位発生手段内に設けることによ
シ、光学的手段を用いるにも拘わらず、小型化が図れ、
また比較的小さなトルク検出にも適したトルクセンサを
提供することを目的とするものである。
構造が簡単で、光路を変位発生手段内に設けることによ
シ、光学的手段を用いるにも拘わらず、小型化が図れ、
また比較的小さなトルク検出にも適したトルクセンサを
提供することを目的とするものである。
本発明は上記目的を達成するために、両端開放の内孔を
有する筒状の弾性体と、この弾性体の両端にそれぞれ固
着された２つのホルダと、この２つのホルダ内にそれぞ
れ前記弾性体の内孔に臨むよう組込１れることによシ互
いに対向する発光素子および受光素子と、この発光素子
と受光素子との光路中に光軸と直交するよう互いに対向
してかつ前記各ホルダに対してそれぞれ回転不能に配設
された２つの偏光板とで構成したものである。
有する筒状の弾性体と、この弾性体の両端にそれぞれ固
着された２つのホルダと、この２つのホルダ内にそれぞ
れ前記弾性体の内孔に臨むよう組込１れることによシ互
いに対向する発光素子および受光素子と、この発光素子
と受光素子との光路中に光軸と直交するよう互いに対向
してかつ前記各ホルダに対してそれぞれ回転不能に配設
された２つの偏光板とで構成したものである。
本発明において弾性体の内孔は発光素子と受光素子の光
路を提供する。２枚の偏光板は弾性体のねじれ量に応じ
てホルダと一体に回転し、その偏光軸の交差角度が変る
。ねじれ量はトルクに比例するため交差角度の変化量も
トルクに比例する。
路を提供する。２枚の偏光板は弾性体のねじれ量に応じ
てホルダと一体に回転し、その偏光軸の交差角度が変る
。ねじれ量はトルクに比例するため交差角度の変化量も
トルクに比例する。
偏光板の交差角度と透過率とは一定の関係を有するので
、発光素子から出た光が２枚の偏光板を透過すると、そ
の透過光量は交差角度に対応した光量となシ、これを受
光素子が受光する。
、発光素子から出た光が２枚の偏光板を透過すると、そ
の透過光量は交差角度に対応した光量となシ、これを受
光素子が受光する。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係るトルクセンサの断面図、第２図は
分解斜視図である。これらの図において、トルクセンサ
１はトーションバーを形成する変位発生手段としての弾
性体２を有する。弾性体２は中心に両端開放の内孔３を
有することによシ円筒状をなし、検出したいトルクの大
きさに応じた弾性をもつようその内、外径、長さ、材質
を設定されている。特に材質については硬質ウレタンゴ
ム。
分解斜視図である。これらの図において、トルクセンサ
１はトーションバーを形成する変位発生手段としての弾
性体２を有する。弾性体２は中心に両端開放の内孔３を
有することによシ円筒状をなし、検出したいトルクの大
きさに応じた弾性をもつようその内、外径、長さ、材質
を設定されている。特に材質については硬質ウレタンゴ
ム。
プラスチック、金属等が考えられるが、余分な光がノイ
ズとして入るのを防止するため光を透過しない材質のも
のが望ましい。そして、弾性体２の両端面にはそれぞれ
これよシ大きな剛性を有するホルダ４，５が溶着、機械
的な噛み合い結合等の適宜手段によって固着されている
。
ズとして入るのを防止するため光を透過しない材質のも
のが望ましい。そして、弾性体２の両端面にはそれぞれ
これよシ大きな剛性を有するホルダ４，５が溶着、機械
的な噛み合い結合等の適宜手段によって固着されている
。
これらの２つのホルダ４，５のうち一方のホルダ４の弾
性体２との接合面中央には前記内孔３に連通する収納凹
部６が設けられておシ、この収納凹部６には発光素子７
と偏光板８が組込まれ、また発光素子７のリード線９は
ホルダ４の半径方向に形成した導出孔１０よシ外部に導
出されている。
性体２との接合面中央には前記内孔３に連通する収納凹
部６が設けられておシ、この収納凹部６には発光素子７
と偏光板８が組込まれ、また発光素子７のリード線９は
ホルダ４の半径方向に形成した導出孔１０よシ外部に導
出されている。
同様にもう一方のホルダ５の弾性体２との接合面中央に
も前記内孔３に連通する収納凹部１１が凹設されておシ
、この収納凹部１１には受光素子１２と偏光板１３が収
納され、受光素子１２のリード線１４を導出孔１５よシ
ホルダ外部に導出している。発光素子７と受光素子１２
はそれぞれ内孔３に臨むよう配設されることによシ中心
線を一致させて互いに対向している。この場合、発光素
子Ｔと受光素子１２は画素子間の光路長を短かくするた
め第３図に示すようにその一部が内孔３内に非接触で臨
むものであってもよい。
も前記内孔３に連通する収納凹部１１が凹設されておシ
、この収納凹部１１には受光素子１２と偏光板１３が収
納され、受光素子１２のリード線１４を導出孔１５よシ
ホルダ外部に導出している。発光素子７と受光素子１２
はそれぞれ内孔３に臨むよう配設されることによシ中心
線を一致させて互いに対向している。この場合、発光素
子Ｔと受光素子１２は画素子間の光路長を短かくするた
め第３図に示すようにその一部が内孔３内に非接触で臨
むものであってもよい。
前記偏光板８，１３はそれぞれ２色性偏光フィルタから
なシ、前記各発光素子７と受光素子１２の前面にそれぞ
れ固着されることによシ互いに対向している。但し、第
１図実施例構造においては偏光板８，１３を発光素子７
と受光素子１２の前面に固定せず、各ホルダ４，５にそ
れぞれ固定してもよい。
なシ、前記各発光素子７と受光素子１２の前面にそれぞ
れ固着されることによシ互いに対向している。但し、第
１図実施例構造においては偏光板８，１３を発光素子７
と受光素子１２の前面に固定せず、各ホルダ４，５にそ
れぞれ固定してもよい。
ここでトルクセンサ１によるトルク検出の原理について
説明すると、第４図において発光素子７から出た光束１
６は、偏光板８を透過することによシ矢印で示す偏光軸
Ａ方向の成分を主とした直線偏光光束１７となシ、さら
に偏光板１３を透過すると、偏光板８の偏光軸Ａと偏光
板１３の偏光軸Ｂとの交差角度θに応じた強さの光束１
８となって受光素子１２に達する。
説明すると、第４図において発光素子７から出た光束１
６は、偏光板８を透過することによシ矢印で示す偏光軸
Ａ方向の成分を主とした直線偏光光束１７となシ、さら
に偏光板１３を透過すると、偏光板８の偏光軸Ａと偏光
板１３の偏光軸Ｂとの交差角度θに応じた強さの光束１
８となって受光素子１２に達する。
第５図は２つの偏光板８，１３の偏光軸Ａ、Ｂの交差角
度θに対する２つの偏光板８，１３の透過率Ｔ（光束１
６に対する光束１８の強度）を示す図である。このこと
から受光素子１２の出力信号によシ、２つの偏光板８，
１３の偏光軸Ａ、Ｂの交差角度θが精度よく検出できる
わけである。
度θに対する２つの偏光板８，１３の透過率Ｔ（光束１
６に対する光束１８の強度）を示す図である。このこと
から受光素子１２の出力信号によシ、２つの偏光板８，
１３の偏光軸Ａ、Ｂの交差角度θが精度よく検出できる
わけである。
そこで、今弾性体２にトルクが加えられていないときの
２つの偏光板８，１３の偏光軸の交差角度θを００に設
定しておく。この時受光素子１２は２つの偏光板８，１
３の偏光軸の交差角度θ０に対応する透過率Ｔｏに応じ
た透過光量を受光し、その出力信号からトルク値が零で
あることを検出する。次に、ホルダ４，５を介して弾性
体２にトルクを加えると、弾性体２はそのトルク値に応
じてねじれ変形する。そのため２つの偏光板８，１３も
それぞれ各ホルダ３，４と一体に回転変位し、その偏光
軸の交差角度は弾性体２のねじれ角、例えばθ１と等し
い。したがって、２つの偏光板８゜１３を透過する発光
素子７からの透過光量は、偏光軸の交差角度θ１に対応
した透過率Ｔｌに応じた光量となシ、これを受光素子１
２が受光し、その出力信号を不図示の演算器に入力して
演算処理すると、弾性体２に加えられたトルク値とトル
クの方向を検出することができる。
２つの偏光板８，１３の偏光軸の交差角度θを００に設
定しておく。この時受光素子１２は２つの偏光板８，１
３の偏光軸の交差角度θ０に対応する透過率Ｔｏに応じ
た透過光量を受光し、その出力信号からトルク値が零で
あることを検出する。次に、ホルダ４，５を介して弾性
体２にトルクを加えると、弾性体２はそのトルク値に応
じてねじれ変形する。そのため２つの偏光板８，１３も
それぞれ各ホルダ３，４と一体に回転変位し、その偏光
軸の交差角度は弾性体２のねじれ角、例えばθ１と等し
い。したがって、２つの偏光板８゜１３を透過する発光
素子７からの透過光量は、偏光軸の交差角度θ１に対応
した透過率Ｔｌに応じた光量となシ、これを受光素子１
２が受光し、その出力信号を不図示の演算器に入力して
演算処理すると、弾性体２に加えられたトルク値とトル
クの方向を検出することができる。
なお、上記実施例は弾性体２を円筒状に形成したが、こ
れに限らず四角形、六角形等種々の形状とすることがで
き、トルクがかかったとき所望するトルクの大きさの範
囲で発光素子７と受光素子１２との光路を内部に確保で
きるものであればよい。また、偏光板３，４は２色性偏
光フィルタに限定されるものではない。
れに限らず四角形、六角形等種々の形状とすることがで
き、トルクがかかったとき所望するトルクの大きさの範
囲で発光素子７と受光素子１２との光路を内部に確保で
きるものであればよい。また、偏光板３，４は２色性偏
光フィルタに限定されるものではない。
以上述べたように本発明に係るトルクセンサは、筒状弾
性体の内孔空間を光路として用い、弾性体の両端にそれ
ぞれ取付けたホルダ内に発光素子と受光素子を前記内孔
に臨むよう対向配置すると共に、これら画素子の光路中
に２つの偏光板を互いに対向させて配置し、偏光軸の交
差角度に対応する光量を受光し、その出力信号からトル
クを検出するように構成したので、検出手段が弾性体の
外部に一切突出せず、小型化することができ、また構造
も比較的簡単で安価に提供でき、特に小さなトルク検出
に適するなど、その効果は大である。
性体の内孔空間を光路として用い、弾性体の両端にそれ
ぞれ取付けたホルダ内に発光素子と受光素子を前記内孔
に臨むよう対向配置すると共に、これら画素子の光路中
に２つの偏光板を互いに対向させて配置し、偏光軸の交
差角度に対応する光量を受光し、その出力信号からトル
クを検出するように構成したので、検出手段が弾性体の
外部に一切突出せず、小型化することができ、また構造
も比較的簡単で安価に提供でき、特に小さなトルク検出
に適するなど、その効果は大である。
第１図は本発明に係るトルクセンサの一実施例を示す断
面図、第２図は分解斜視図、第３図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第４図は本発明の詳細な説明するため
の図、第５図は偏光軸の交差角度と透過率との関係を示
す図である。 ２・・・・筒状弾性体、３・―・・内孔、４゜５・φ争
・ホルダ、７・・・・発光素子、８・・・・偏光板、１
２−・・・受光素子、１３・・・・偏光板。
面図、第２図は分解斜視図、第３図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第４図は本発明の詳細な説明するため
の図、第５図は偏光軸の交差角度と透過率との関係を示
す図である。 ２・・・・筒状弾性体、３・―・・内孔、４゜５・φ争
・ホルダ、７・・・・発光素子、８・・・・偏光板、１
２−・・・受光素子、１３・・・・偏光板。
Claims (1)
- 弾性体のねじれ量からトルクを検出するトルクセンサ
において、両端開放の内孔を有する筒状の弾性体と、こ
の弾性体の両端にそれぞれ固着された２つのホルダと、
この２つのホルダ内にそれぞれ前記弾性体の内孔に臨む
よう組込まれることにより互いに対向する発光素子およ
び受光素子と、この発光素子と受光素子との光路中に光
軸と直交するよう互いに対向してかつ前記各ホルダに対
してそれぞれ回転不能に配設された２つの偏光板とを備
えたことを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25969088A JPH02107934A (ja) | 1988-10-15 | 1988-10-15 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25969088A JPH02107934A (ja) | 1988-10-15 | 1988-10-15 | トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107934A true JPH02107934A (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=17337567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25969088A Pending JPH02107934A (ja) | 1988-10-15 | 1988-10-15 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02107934A (ja) |
-
1988
- 1988-10-15 JP JP25969088A patent/JPH02107934A/ja active Pending
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