JPH0342537A - トルク計 - Google Patents
トルク計Info
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- JPH0342537A JPH0342537A JP17720089A JP17720089A JPH0342537A JP H0342537 A JPH0342537 A JP H0342537A JP 17720089 A JP17720089 A JP 17720089A JP 17720089 A JP17720089 A JP 17720089A JP H0342537 A JPH0342537 A JP H0342537A
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 8
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
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- 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〕
この発明は、回転軸に加わる瞬間的変動トルクや衝撃ト
ルクの様な動的なトルクを非接触で計測するトルク計に
関する。
ルクの様な動的なトルクを非接触で計測するトルク計に
関する。
〔従来の技術１
従来の技術によるトルク計は、例えば、１科学側器ｊ第
２巻第８号（第１２４〜！２９頁）に記載されたトルク
計のように対向する駆動軸の軸端と被動軸の軸端との夫
々に腕部を取付け、その腕端の間に圧電素子を挾み込む
構成を備えており、駆動軸・被動軸間のトルク伝達は、
駆動軸側の腕部、圧電素子及び被動輪側の腕部を介して
行われるようになっている。そうして、駆動軸からの被
動軸へのトルク伝達において、両腕端により圧電素子に
は圧縮荷重が加わり、その結果、圧電素子より発生する
トルクに比例した電荷を両極が相対回転する空気蓄電器
機の可動側柵に入力して、トルク測定信号を得るように
しているものである。
２巻第８号（第１２４〜！２９頁）に記載されたトルク
計のように対向する駆動軸の軸端と被動軸の軸端との夫
々に腕部を取付け、その腕端の間に圧電素子を挾み込む
構成を備えており、駆動軸・被動軸間のトルク伝達は、
駆動軸側の腕部、圧電素子及び被動輪側の腕部を介して
行われるようになっている。そうして、駆動軸からの被
動軸へのトルク伝達において、両腕端により圧電素子に
は圧縮荷重が加わり、その結果、圧電素子より発生する
トルクに比例した電荷を両極が相対回転する空気蓄電器
機の可動側柵に入力して、トルク測定信号を得るように
しているものである。
上記の従来の技術によるトルク計は、全伝達トルクの荷
重が両腕部及び圧電素子に加わるので、伝達トルクが大
きい場合には、設計的に不適当である。特に圧電素子に
加わる荷重を軽減するために圧電素子の両面強弱のばね
を介挿する方法もとられるが、構造的にも複雑になる上
、測定荷重を換算して測定値を得ように構成しなければ
ならない。
重が両腕部及び圧電素子に加わるので、伝達トルクが大
きい場合には、設計的に不適当である。特に圧電素子に
加わる荷重を軽減するために圧電素子の両面強弱のばね
を介挿する方法もとられるが、構造的にも複雑になる上
、測定荷重を換算して測定値を得ように構成しなければ
ならない。
更に、スラスト力が相殺されない上、トルク計の組み立
てに際して、駆動側の軸端と被駆動側の軸端との心合わ
せ作業が必要となるため、調整の煩雑化が避けられない
。
てに際して、駆動側の軸端と被駆動側の軸端との心合わ
せ作業が必要となるため、調整の煩雑化が避けられない
。
この発明によるトルク計は、端面に複数放射状分割の山
形が形成された２つの検出軸部が共軸縁関係に対向して
互の放射状山形を係合して回転自在に支承され、対向し
た放射状山形の対向傾斜面は一方の傾斜面に取付られた
圧電素子を介して接し、隣接する傾斜面の圧電素子は、
互いに逆極性にされ、回転自在の検出軸部と検出軸部を
支承する固定側部材との間における送受信部の送信側に
圧電素子が並列接続されている。例えば、送受信部は静
電容量結合部であって、検出軸部側に取付けた電極に圧
電素子が並列接続されている。
形が形成された２つの検出軸部が共軸縁関係に対向して
互の放射状山形を係合して回転自在に支承され、対向し
た放射状山形の対向傾斜面は一方の傾斜面に取付られた
圧電素子を介して接し、隣接する傾斜面の圧電素子は、
互いに逆極性にされ、回転自在の検出軸部と検出軸部を
支承する固定側部材との間における送受信部の送信側に
圧電素子が並列接続されている。例えば、送受信部は静
電容量結合部であって、検出軸部側に取付けた電極に圧
電素子が並列接続されている。
一方の検出軸部には、負荷側の回転軸が結合され、他方
の検出軸部には、トルク入力側の回転軸が結合される。
の検出軸部には、トルク入力側の回転軸が結合される。
トルク入力側の回転軸が回転駆動されると、両検出軸部
・検出軸部間にトルクが加わる。すると、両傾斜面によ
り圧電素子には圧縮荷重が加わり。
・検出軸部間にトルクが加わる。すると、両傾斜面によ
り圧電素子には圧縮荷重が加わり。
トルクに比例した電荷が圧縮荷重により発生する。
圧電素子より発生した電荷によるトルク検出信号が出力
端子に出力される。
端子に出力される。
この発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図に示すトルク計本体においては、共軸縁関係で対
向係合されて円筒形のハウジング１内に回転自在に転が
り軸受２．２により支承され、検出軸部３．４の外端面
には、夫々フランジ部５．６が固着されている。
向係合されて円筒形のハウジング１内に回転自在に転が
り軸受２．２により支承され、検出軸部３．４の外端面
には、夫々フランジ部５．６が固着されている。
検出軸部３．４の外周面とハウジング１の内周面との間
には、適宜の間隙７が形成され、間隙７において、検出
軸部３．４の外周面とハウジング１の内周面との夫々に
は、互に対向して対となった一次巻線８ａ・二次巻線８
ｂ及び一対の静電容量極９ａ、９ｂが取付けられ、ロー
タリトランス８及び静電容量結合部９を構成している。
には、適宜の間隙７が形成され、間隙７において、検出
軸部３．４の外周面とハウジング１の内周面との夫々に
は、互に対向して対となった一次巻線８ａ・二次巻線８
ｂ及び一対の静電容量極９ａ、９ｂが取付けられ、ロー
タリトランス８及び静電容量結合部９を構成している。
検出軸部３と検出軸部４とは、同形であって。
第２図に示す形状であ・る。
即ち、厚内短管で一方の端面には、複数分割、例えば４
分割８面テーパカット（又は３分割６面テーバカット）
で山形（頂部は平坦な逃げ面となっている）が形成され
、その傾斜面ｌＯは４５度勾配となっている。そうして
、他方の端面には、フランジ部５（６）がボルト等で固
着されるようになっている。
分割８面テーパカット（又は３分割６面テーバカット）
で山形（頂部は平坦な逃げ面となっている）が形成され
、その傾斜面ｌＯは４５度勾配となっている。そうして
、他方の端面には、フランジ部５（６）がボルト等で固
着されるようになっている。
検出軸部３（又は検出軸部４）の全傾斜面１０．１０・
・・・の夫々には、第３図に示すようなピエゾ素子１１
０を両面から金属電極片１１１．１１２で挾んで構成さ
れた検出部材ｌｌが次のように取付られている。即ち。
・・・の夫々には、第３図に示すようなピエゾ素子１１
０を両面から金属電極片１１１．１１２で挾んで構成さ
れた検出部材ｌｌが次のように取付られている。即ち。
第４図に示すようにピエゾ素子！１０の極性が隣接傾斜
面で逆になるように交互に且つ中心軸線から同一距離に
なるよう並べられて、金属電極片１１１（１１２）が絶
縁板１１３を介して傾斜面に接着されている。
面で逆になるように交互に且つ中心軸線から同一距離に
なるよう並べられて、金属電極片１１１（１１２）が絶
縁板１１３を介して傾斜面に接着されている。
そうして１両検出軸部４．５の山形の保合に際しては、
相互にその傾斜面が案内面としての機能を呈する結果、
両検出軸部４．５を押し合わせるのみで、自動的に共軸
線上に心合わせがされる。
相互にその傾斜面が案内面としての機能を呈する結果、
両検出軸部４．５を押し合わせるのみで、自動的に共軸
線上に心合わせがされる。
全検出部材１１は、ロータリトランス８及び静電容量結
合部９と共に第５図に示すような回路に結線されている
。
合部９と共に第５図に示すような回路に結線されている
。
即ち、一方の極の全金属電極片＋１１は、一方のリード
線＋１４に纏められて結線され、別に他方の極の全金属
極片１１２も他方のリード線１１５に纏められて結線さ
れ、ＦＴリード線１１４．１１５は、チャージアンプ１
２に接続され、チャージアンプ１２は、Ｖ／Ｆ変換器１
３を介して静電容量結合部９の可動側の静電容量極９ａ
に接続されている。そうして、固定側の静電容量極９ｂ
は、Ｆ／Ｖ変換器１４を介して計測信号出力端子１５に
接続されている。
線＋１４に纏められて結線され、別に他方の極の全金属
極片１１２も他方のリード線１１５に纏められて結線さ
れ、ＦＴリード線１１４．１１５は、チャージアンプ１
２に接続され、チャージアンプ１２は、Ｖ／Ｆ変換器１
３を介して静電容量結合部９の可動側の静電容量極９ａ
に接続されている。そうして、固定側の静電容量極９ｂ
は、Ｆ／Ｖ変換器１４を介して計測信号出力端子１５に
接続されている。
外部電源１６に接続された発振器１７は、ロータリトラ
ンス８の固定側の二次巻線８ｂに接続されており、可動
側の一次巻線８ａは、電源機構１８に接続され、チャー
ジアンプｌＯ及びＶ／Ｆ変換器ＩＩは、電源機構１８の
出力側に接続されている。更にリセット制御器１９がチ
ャージアンプ１２のリセット端に接続されていて、チャ
ージアンプ１２が飽和した場合には、それのリセットが
行えるようにされている。そうして、検出軸部側の各要
素は、検出軸部３（４）の中空孔内に内蔵されている。
ンス８の固定側の二次巻線８ｂに接続されており、可動
側の一次巻線８ａは、電源機構１８に接続され、チャー
ジアンプｌＯ及びＶ／Ｆ変換器ＩＩは、電源機構１８の
出力側に接続されている。更にリセット制御器１９がチ
ャージアンプ１２のリセット端に接続されていて、チャ
ージアンプ１２が飽和した場合には、それのリセットが
行えるようにされている。そうして、検出軸部側の各要
素は、検出軸部３（４）の中空孔内に内蔵されている。
上記のトルク計の作用について説明する。
検出軸部３のフランジ部５には、負荷側の回転軸Ｓｏが
結合され、検出軸部４のフランジ部６には、トルク入力
側の回転軸Ｓｉが結合される。
結合され、検出軸部４のフランジ部６には、トルク入力
側の回転軸Ｓｉが結合される。
両回転軸Ｓｉ、Ｓｏの端にフランジ結合するだけである
ので、取付構造が簡単な上、他の結合手段が介在しない
ので、心出し誤差も除去される。
ので、取付構造が簡単な上、他の結合手段が介在しない
ので、心出し誤差も除去される。
回転軸Ｓｉが回転駆動されると、検出軸部３・検出軸部
４間にトルクが加わる。すると、両傾斜面１０、１０に
より検出部材ＩＩ、ＩＩ・・・、即ちピエゾ素子１１０
、１１０・・・には圧縮荷重が加わり、トルクに比例し
た電荷が各ピエゾ素子１１０より発生する。
４間にトルクが加わる。すると、両傾斜面１０、１０に
より検出部材ＩＩ、ＩＩ・・・、即ちピエゾ素子１１０
、１１０・・・には圧縮荷重が加わり、トルクに比例し
た電荷が各ピエゾ素子１１０より発生する。
全ピエゾ素子の形状及び感圧感度が同一てあり、ピエゾ
素子１！０の極性が隣接傾斜面で逆になるように交互に
且つ中心軸線から同一距離になるよう並べられているた
め、スラスト荷重、ｕｈげ荷重の影響を除去して捩じれ
荷重のみが検出される。
素子１！０の極性が隣接傾斜面で逆になるように交互に
且つ中心軸線から同一距離になるよう並べられているた
め、スラスト荷重、ｕｈげ荷重の影響を除去して捩じれ
荷重のみが検出される。
全ピエゾ素子１１０．１１０・・・より発生した電荷は
、チャージアンプ１２により電圧に変換され、更にＶ／
Ｆ変換器１３により電圧に比例した周波数信号に変換さ
れる。前記の電圧信号は、周波数信号という形となって
静電容量結合部９を介して回転側から固定側へ伝達され
、更にＦ／Ｖ変換器１４により周波数信号に比例した元
の電圧信号に再び変換され、出力端子に出力される。
、チャージアンプ１２により電圧に変換され、更にＶ／
Ｆ変換器１３により電圧に比例した周波数信号に変換さ
れる。前記の電圧信号は、周波数信号という形となって
静電容量結合部９を介して回転側から固定側へ伝達され
、更にＦ／Ｖ変換器１４により周波数信号に比例した元
の電圧信号に再び変換され、出力端子に出力される。
なお２回転側にあるチャージアンプ１２及びＶ／Ｆ変換
器１３の電源機構１８に対する電力は、固定側の外部電
源１６からの発振器１７及びロークリトランス８を介し
て誘導的に供給される。
器１３の電源機構１８に対する電力は、固定側の外部電
源１６からの発振器１７及びロークリトランス８を介し
て誘導的に供給される。
圧電素子からの信号（電荷）は、チャージアンプ１２を
通して電圧に変換され、チャージアンプ１２の時定数を
無限大にする場合には、図示のように有限時定数の場合
に必要な静電容量と並列結線の抵抗がないので、チャー
ジアンプ１２が飽和したとき、その状態がリセット制御
器１９によりリセットされる。
通して電圧に変換され、チャージアンプ１２の時定数を
無限大にする場合には、図示のように有限時定数の場合
に必要な静電容量と並列結線の抵抗がないので、チャー
ジアンプ１２が飽和したとき、その状態がリセット制御
器１９によりリセットされる。
〔発明の効果）
この発明よれば、トルク計は、検出軸部の端面に山形傾
斜面を形成するのらで、そこに圧電素子を取付けている
ので、高い捩じり剛性を備え、圧電素子に加わる荷重が
軽減されるので大きい伝達トルクの測定ち可能である。
斜面を形成するのらで、そこに圧電素子を取付けている
ので、高い捩じり剛性を備え、圧電素子に加わる荷重が
軽減されるので大きい伝達トルクの測定ち可能である。
更に、山形の隣接傾斜面の圧電素子の極性を互に逆極性
にしているので、スラスト力が相殺され、スラスト荷重
、曲げ荷重の影響を除去して捩じれ荷重のみを検出する
ことができ、トルクの測定の精度が高い、しかも、トル
ク計の組み立てに際して、山形傾斜面同士の突き合せで
あるで、煩雑な駆動側の軸端と被駆動側の軸端との心合
わせ作業が不必要となる。
にしているので、スラスト力が相殺され、スラスト荷重
、曲げ荷重の影響を除去して捩じれ荷重のみを検出する
ことができ、トルクの測定の精度が高い、しかも、トル
ク計の組み立てに際して、山形傾斜面同士の突き合せで
あるで、煩雑な駆動側の軸端と被駆動側の軸端との心合
わせ作業が不必要となる。
第１図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の断
面図、 第２図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出軸部の斜視図。 第３図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出部材の正面図、 第４図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出部材の配置図、 第５図は、この発明の実施例におけるトルク計の配線図
である。 １：ハウジング ２：転がり軸受３．４＝検出軸部５．
６：フランジ部 ７二間隙 ８：ロータリトランス ８ａ：二次巻線８ｂニ一次巻線
９：静電容量結合部９ａ、９ｂ：静電容量極
ｌＯ：傾斜面 １１：検出部材１１０：ピエゾ素子
１１１，１１２：金属電極片１１３：絶縁板
１１４．１１５：リード線１２：チャージアンプ
１３：Ｖ／Ｆ変換器１４：Ｆ／Ｖ変換器 １５：出
力端子 １６：外部電源１７：発振器 １８：電源機構
＋９： ！Ｊセット制御器Ｓｉ、Ｓｏ：回転軸
面図、 第２図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出軸部の斜視図。 第３図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出部材の正面図、 第４図は、この発明の実施例におけるトルク計本体の検
出部材の配置図、 第５図は、この発明の実施例におけるトルク計の配線図
である。 １：ハウジング ２：転がり軸受３．４＝検出軸部５．
６：フランジ部 ７二間隙 ８：ロータリトランス ８ａ：二次巻線８ｂニ一次巻線
９：静電容量結合部９ａ、９ｂ：静電容量極
ｌＯ：傾斜面 １１：検出部材１１０：ピエゾ素子
１１１，１１２：金属電極片１１３：絶縁板
１１４．１１５：リード線１２：チャージアンプ
１３：Ｖ／Ｆ変換器１４：Ｆ／Ｖ変換器 １５：出
力端子 １６：外部電源１７：発振器 １８：電源機構
＋９： ！Ｊセット制御器Ｓｉ、Ｓｏ：回転軸
Claims (1)
- 端面に複数放射状分割の山形が形成された２つの検出軸
部が共軸線関係に対向して互の放射状山形を係合して回
転自在に支承され、対向した放射状山形の対向傾斜面は
一方の傾斜面に取付られた圧電素子を介して接し、隣接
する傾斜面の圧電素子は、互いに逆極性にされ、回転自
在の検出軸部と検出軸部を支承する固定側部材との間に
おける送受信部の送信側に圧電素子が並列接続されてい
るトルク計
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720089A JP2612496B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | トルク計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720089A JP2612496B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | トルク計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342537A true JPH0342537A (ja) | 1991-02-22 |
| JP2612496B2 JP2612496B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=16026928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17720089A Expired - Fee Related JP2612496B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | トルク計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612496B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7140994B2 (en) | 2004-06-18 | 2006-11-28 | Paccar Inc | Gearbox torsional load sensor |
| JP2013156230A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Minebea Co Ltd | トルク変換器 |
| CN103671601A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 潘永泰 | 用于分级破碎机上具有保护功能的拆装式传动装置 |
| CN112254908A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | 温州大学 | 一种压电传感器及其用于振动台模拟堤坝边坡坍塌自供电监测的方法 |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP17720089A patent/JP2612496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7140994B2 (en) | 2004-06-18 | 2006-11-28 | Paccar Inc | Gearbox torsional load sensor |
| JP2013156230A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Minebea Co Ltd | トルク変換器 |
| CN103671601A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 潘永泰 | 用于分级破碎机上具有保护功能的拆装式传动装置 |
| CN112254908A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | 温州大学 | 一种压电传感器及其用于振动台模拟堤坝边坡坍塌自供电监测的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2612496B2 (ja) | 1997-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |