JPH0318734A - トルク測定装置を備えたたわみ軸継手 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はたわみ軸継手、特にトルク測定装置を備えた
金属ばね式たわみＩｌｔｈ継手に関する。

［従来の技術］ 動力伝達系中には軸心のずれを吸収するために、たわみ
軸継手が広く用いられている。比較的大きなたわみを吸
収するたわみ軸継手として、コイルばねを弾性連結材と
するたわみ軸継手が知られている。このようなたわみ軸
継手として、たとえば継手として特公昭５５−２９２９
７号公報、特公昭５８−１７８８５号公報、特公昭５９
−４３６４７号公報などで開示されたたわみ軸継手があ
る。

ところで、稼動中の加工設備や搬送設備などにおいて、
動力などの測定のために伝達トルクを測定する場合かあ
る。このような場合、ひずみゲージ形、インタクタンス
形、電Ｗ１ＨＡ導形などのトルク測定装置が広く用いら
れている。これらの検出器では、信号電圧をスリップリ
ングあるいは無線機などを介して信号処理回路に送って
いる。また、これらトルク測定装置は　ｌ’Ｊ以内の高
い精度でトルクを測定することかできる。

［発明か解決しようとする課題コ しかし、設備の運転状況のチェックあるいは設計資料の
収集などのために、トルクを数ｔ程度の精度で測定して
も十分な場合がある。このような場合には、上記従来の
トルク測定装置はあまりにも高価であり、またひずみゲ
ーシ、スリップリング、発振器などの取付けのために広
い面積を要するという問題があった。

また、たわみ軸継手の弾性連結部材の変形を利用してト
ルクを検出することができれば、トルク測定装置の簡単
化、経済化を図ることができるものと考えられる。一 そこで、この発明は広い取付け面積を要せず、廉価なト
ルク測定装置を備えたたわみＩＰ［ｌＩ継手を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための千段］ この発明のトルク測定装置を備えたたわみ軸継手は、円
周方向に一定の間隔をおい−ご複数の長穴を設けたフラ
ンジを有する第１ハブと、フランジを有する第２ハブと
、前記第２ハブのフランジに固着されたカバーと、ばね
受圧と、向かい合うように組み合わされて対をなすばね
受圧の間に介装されたばねとからなっている。上記ハブ
にはそれぞれ伝動軸か接続される。また、ばねとしては
コイルばね、皿ばね、輪ばね、あるいはこれらの組合わ
せばねが用いられる。

府記第２ハブのフランジとカバーの一端の前記長穴に対
応する部分に長溝か設けられている。笛１ハブのフラン
ジと第２ハブのフランジと向かい合わせた状態で、内部
に第１ハブのフランジを軸心のずれを調整するに適当な
間隙をおいて収納するようにしてカバーを第２ハブのフ
ランジに固定している。前記ばね受圧の底面の中央部か
第１ハブのフランジの長六支持面により、両端部か第２
ハブのフランジおよびカバーの一端の長溝支持而により
支持されている。なお、上記第２ハブフランジおよびカ
バーの一端に長溝を設ける代りに、カバーの両端にそれ
ぞれ長溝を設けてもよい。

前記第１ハブと一体となって回転する部材が第１突出部
を、また前記第２ハブと一体となって回転する部材が第
２突出部を有している。そして、第１突出部および第２
突出部にそれぞれ近接するとともに静止部に固定された
第１および第２位置センサならびに第１および箪２位置
センサからの信号の位相差を検出する回路を備えている
。第１ハブまたは第２ハブと一体となって回転する部材
は、ハブ自体、ハブに連結ざれた駈動または従動情、こ
れら軸に固着ざれたフランジなどの付属部材またはハブ
のフランジに固着されたカバーなどである。位置センサ
として光電式位置センサ、超ａ波式位置センサまたは％
Ｅ　ｆ／ｌ，式位置センサなどが用いられる。また、位
置センサか固定される静止部は、床に据え付られたスタ
ンド、あるいは周辺機器などである。

［作川］ 上記のように構成されたたわみ軸継手において、トルク
は一方のハブから他方のハブへ、ばね受圧およびばねを
介して伝達される。このとき、ハブ、ばね受圧などの相
互間の隙間により許容される範囲内でこれら部材が相対
変位することによって、軸心の狂いは吸収される。

たわみ軸継手が回転しているとき、１回転ごとに位置セ
ンサがハブに設けられた突出部を検出し、検出信号を発
する。また、たわみ軸継手がトルクを伝達しているとき
、ばねは伝達トルクの大きさに応じて圧縮される。この
ために、第１ハブと第２ハブとは、したがってこれらハ
ブに設けられた第１突出部と第２突出部とは互いに円周
方向にずれ、このずれは伝達トルクの大きさに対応して
いる。したがって、第１位置センサか第１突出部を検出
した時間と第２位置センサが第２突出部を検出した時間
との差は、伝違トルクの大きさを表わすことになる。な
お、時間差と伝達トルクの大きさとの関係は、予め各た
わみ軸継手について求めておく。

この発明のたわみ軸継手はばねが圧縮されてトルクが伝
達されるので、トルク伝達時の第１ハブと第２ハブとの
円周方向のずれは、たとえば１〜１５゜と大きい。した
がって、数％程度の精度で十分にトルクを測定すること
ができる。

［実施例］ 第１図および第２図はこの発明の実施例を示すものであ
る。

これら図面に示すように、たわみ軸継手は第１ハブ１お
よび第２ハブ７、カバー１７、ばね受圧２３、ならびに
コイルばね２９とから構成されている。

第１パフェの円筒部２の先端には、円周方向に９０度の
間隔をおいて４個の長穴４が設けられたフランジ３が形
成されている。長穴４の両側面は支持面５となっている
。第１ハブ１にはキー３２により被動軸３ｌが固定され
ている。

第２ハブ７は円筒部８の先端にフランジ９か設けられて
いる。フランジ９は円周方向に９０度の間隔をおいて４
個の長溝１０を備えており、長溝１０の両側面は支持而
ｌ１となっている。第１ハブ７にはキー３４により駆動
軸３３が固定されている。

また、カバー１７の環状部１８には前記第２ハブ７の長
溝ｌＯに対応する位置に長溝２０が設けられており、前
記長穴４、長溝１０と同様に長溝２０の両側面は支持面
２１となっている。

ばね受圧２３は第３図に示すように前記長穴３、および
長溝ｌＯ、２０の支持而４、ＩＩ，　２１に当接する底
面２４を有し、底面２４とは反対側の平面２５には円筒
状のばねガイド２６か設けられている。

前記第２ハブ７のフランジの長溝１０とカバー１７の長
穴２０とが向かい合うようにして前記フランジ９にカバ
ーｌ７がボルト２７により固着されている。

第１ハブ１の円筒部２がカバー１７の環状部ｌ８を貫通
しており、軸心のずれを調整するに適当な間隙ｇをカバ
ー１７との間におくようにして、第１ハブｌのフランジ
３がカバー１７内に収納されている。

平而２５が向かい合うように組み合わされて対をなすば
ね受圧２３は第１ハブ１の長穴４を貫通し、第２ハブフ
ランジ９およびカバー１７の長溝１０、２０に両端部が
入り込んでいる。そして、向かい合ったばね受圧２３の
間にコイルばね２９が介装されている。したがって、前
記ばね受圧２３の底面２４の中央部が第１ハブ１のフラ
ンジの長穴支持面４により、両端部がそれぞれ第２ハブ
７およびカバー１７の長溝支持而１１、２ｌにより支持
された状態になっている。

被動軸３ｌの先端にフランジ３６か固定されている。フ
ランジ３６の裏面に第１遮光板３８が、またカバー１７
の裏面に第２遮光板３９が、それぞれ外径方向に突出す
るようにして止めねじ４０で固定されている。

開［１部４４を有ずるコ字形の第１フォトヘッド４２お
よび？，２フォトヘッド４３か床に固定されたスタンド
　（図示しない）に取り付けられている。各フォトヘッ
ド４２．４３は発光タイ才−ド４５とこれに向かい合っ
たシリコンフォトタ′イオード４６を備えている。第１
フォトヘッド４２および第２フォトヘッド４３はそれぞ
れ第１遮蔽板３８および第２遮蔽板３９に対応しており
、たわみ軸継手の回転によりフォトヘッド４２．４３の
開口部４４を渡蔽板３８，３９が通過する。

第１フォトヘッド４２および第２フォトヘッド４：Ｉは
信号処理回路５１に接続されている。第３図に示すよう
に、第１フォトヘッド４２および第２フォトヘッド４３
はそれぞれ増幅器５２．５３および波形整形回路５５．
５６を経て、フリップフロップ５８に接続されている。

また、　ＡＮＤ回路６ｌの人力側にフリップフロップ５
８および発振器６０が接続されており、八ＮＤ回路６ｌ
の出力側はカウンタ６３および演算器６５が接続されて
いる。

ここで、上記のように構成されたたわみ軸継手の作用に
ついて説明する。

トルクは第１ハブ１から第２ハブ７へ、ばね受圧２３お
よびコイルばね２９を介して伝達される。左右の伝動軸
１４に軸心のずれがある場合、訂記隙間ｇが許す範囲で
第１ハブ１は第２ハブ７およびカバー１７に対し相対的
に変位して軸心のずれを吸収する。伝動系の衝撃はコイ
ルばね２９の弾性変形によって緩和される。

たわみ＠継手がトルクを伝達しているとき、コイルばね
２９はトルクの大きさに応じて圧縮される。したがって
、第１ハブと第２ハブ、すなわち第１遮光板３８と第２
遮光板３９とは互いに円周方向にずれる。一方、第１フ
ォトヘッド４２および第２フォトヘット４３は、これの
開口部４４を通過する第１遮光板３８および第２３１４
光板３９をそれぞれ検出する。第１フォトヘッド４２の
検出信号Ｌ１は、増幅器５２および波形整形回路５３を
経てフリップフロップ５８のセット側に人力される。ま
た、第２フォトへッド４３の検出信号Ｌ２は、増幅器５
３および波形整形回路５６を経てフリップフロップ５８
のリセット側に入力される。フリップフロップ５８の出
力は、第４図に示すように第１遣光板３８と第２遮光板
３９との円周方向のずれに相当する時間差Δｔのあいだ
オンとなる。また、　ＡＮＤ回路６！は時間差Δｔのあ
いだクロックパルスを出力し、カウンタ６３はそのクロ
ックパルス数をカウントする。演算器６５には、たわみ
軸継手の回転速度、コイルばね２９のばね定数、継手中
心からコイルばね２９までの距離などが設定されている
。演算器６５は回転速度とクロックパルスのカウント数
　（時間差Δｔ）とから、第１遮光板３８と箪２遮光板
３９との円周方向のずれ角度、したがってコイルばね２
９の圧縮量を演算し、これより伝達トルクの大きざＴを
求める。

この発明は、上記実施例に限られるものではない。たと
えば、カバー１７は第２ハブフランジ寄りにも環状部を
設けて、ここに反対側の環状部１８の長溝２０に対応す
る長溝を形成したものであってもよい。この場合、カバ
ー１７の両側でばね受圧２３の両端部を支持することに
なる。また、大きなトルクを伝達する場合には、ばね受
Ｆ＠２３により２組のばね２９を並列に支持するように
してもよい。さらにまた，第１遮光板３８を第１ハブｌ
の円筒部２に直接取付けてもよく、位置センサは電磁式
位置センサであってもよい。

［発明の効果］ この発明のたわみ軸継手は、第１および第２ハブとそれ
ぞれ一体となって回転する部材に設けた突出部および各
突出部にそれぞれ近接する位置センサにより伝達トルク
を測定するようにしている。したがって、構造が簡単で
あり、従釆のひずみ形などのトルク測定装置に比べて桶
めて廉価である。また、突出部、位置センサなどを取り
付けるためのスペースは狭くてすむ。さらに、既設のた
わみ軸継手にこの発明を応用することは容易である。

また、この発明では、動力伝達系中に設けたたわみ軸継
手のばねの弾性変形を利用してトルクを検出するので、
トルク測定装置は一層廉価となり、トルク測定装置のた
めに特別にスペースを設ける必要はない。

【図面の簡単な説明】

箪１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、それぞれたわみ＠継手の側断面図および正断面図、第
３図はトルク測定のための信３処理回路のブロック図な
らびに第４図は信号処理回路のフリップフロップのタイ
ムチャートである。 １、７・・・ハブ、３、９・・・ハブフランジ、４・・
・長穴、５・・・長穴支持面、ＩＯ、２０・・・長溝、
１１．　２１・・・長溝支持面、ｌ７・・・カバー、２
３・・・ばね受圧、２４・・・ばね受圧底面、２９・・
・コイルばね、３１・・・被動軸、３３・・・駆動軸、
３８．３９・・・遮光板、４２．４３・・・フォトヘッ
ド、５１・・・信号処理回路、５８・・・フリップフロ
ップ、６０・・・発ＦＡ？Ｊ、６ｌ・・・ＡＮＤ回路、
６３・・・カウンタ、６５・・・演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、円周方向に一定の間隔をおいて複数の長穴（４）を
   設けたフランジ（３）を有する第１ハブ（１）と、フラ
   ンジ（９）を有する第２ハブ（７）と、前記第２ハブ（
   ７）のフランジ（９）に固着されたカバー（１７）と、
   ばね受圧（２３）と、向かい合うように組み合わされて
   対をなすばね受圧（２３）の間に介装されたばね（２９
   ）とからなり、前記第２ハブ（７）のフランジ（９）と
   カバー（１７）の一端、または両端の前記長穴（４）に
   対応する部分に長溝（１０，２０）が設けられており、
   第１ハブ（１）のフランジ（３）と第２ハブ（７）のフ
   ランジ（９）と向かい合わせた状態で、内部に第１ハブ
   （１）のフランジ（３）を軸心のずれを調整するに適当
   な間隙（ｇ）をおいて収納するようにしてカバー（１７
   ）を第２ハブ（７）のフランジ（９）に固定し、前記ば
   ね受圧（２３）の底面（２４）の中央部が第１ハブ１の
   フランジ（３）の長穴支持面（５）により、両端部が第
   ２ハブ（７）のフランジ（９）およびカバー（１７）の
   一端または両端の長溝支持面（１０，２０）により支持
   された軸継手において、前記第１ハブ（１）と一体とな
   って回転する部材が第１突出部（３８）を、また前記第
   ２ハブ（７）と一体となって回転する部材が第２突出部
   （３９）を有し、第１突出部（３８）および第２突出部
   （３９）にそれぞれ近接するとともに静止部に固定され
   た第１および第２位置センサ（４２，４３）ならびに第
   １および第２位置センサ（４２，４３）からの信号の位
   相差を検出する回路（５１）を備えていることを特徴と
   するトルク測定装置を備えたたわみ軸継手。