JPH0493628A - Torque measurement device - Google Patents

Torque measurement device

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JPH0493628A
JPH0493628A JP20676390A JP20676390A JPH0493628A JP H0493628 A JPH0493628 A JP H0493628A JP 20676390 A JP20676390 A JP 20676390A JP 20676390 A JP20676390 A JP 20676390A JP H0493628 A JPH0493628 A JP H0493628A
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JP
Japan
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torque
deflection
displacement
detection device
rotating shaft
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Yotaro Hatamura
洋太郎 畑村
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Abstract

PURPOSE:To enable torque to be detected in a non-contact condition with the simple construction of a detecting device by providing a rotary shaft at one side with a thrust detection section comprising a joint body of a thrust detection section and a structure equivalent to a vertical deflection structure. CONSTITUTION:Torque acts between shaft sections 1a and 1b in an arrow H-direction. A deflection conversion structure A is twisted in the same direction, according to the torque. Concurrently with twisting, the structure A is displaced in a contracting direction by a distance corresponding to the torque. As a result, a rigid section 2b, a torque transmission section B and another rigid section 2c are pulled in an upward direction. This pulling force is transmitted to a vertical deflection structure C and as a result, this structure C elongates, due to the deflection beam C3 thereof. The torque transmission section B is displaced in an upward direction, according to acting torque and a distance between the surface b1 thereof and a detector 3 increases, according to the extent of the displacement. The detector 3 senses the displacement and outputs and electrical signal corresponding thereto.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、種々の分野において用いられる回転軸に対し
て作用するトルクを検出するトルク検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a torque detection device for detecting torque acting on a rotating shaft used in various fields.

[従来の技術] 現今の産業社会において、回転軸を用いる機械、装置は
極めて多い。これら機械、装置においては、回転軸に作
用するトルクを検出し、この検出されたトルクを用いて
当該機械、装置を制御し、または事故を防止する等の手
段が多用されている。例えば、車両においては、その車
軸に作用するトルりの検出値を用いて当該車両を効率的
に運転制御する手段が採用され、また、例えば、工作機
械においては、その回転軸に作用するトルクを検出して
工具やワークの破損を防止する手段が採用されている。
[Background Art] In today's industrial society, there are an extremely large number of machines and devices that use rotating shafts. In these machines and devices, means are often used to detect torque acting on a rotating shaft and use the detected torque to control the machine or device or prevent accidents. For example, in a vehicle, a means is adopted to efficiently control the operation of the vehicle using the detected value of the torque acting on the axle, and for example, in a machine tool, the torque acting on the rotating shaft is controlled. Measures are adopted to detect and prevent damage to tools and workpieces.

従来、このように回転軸に作用するトルりを検出する装
置として、 (a)回転軸にひずみゲージを貼着し、トルりによる抵
抗値の変化をスリ・ノブリングにより外部に取出す手段 (b)上記(a)における抵抗値の変化を電波により外
部に出力する手段 (C)回転軸の軸方向の異なる位置に2つの円板を固定
し、これら円板に1つの放射状の綿を描き、両線の位相
差を近接スイッチや光ファイノ\゛等により取出す手段 等が提案されている。
Conventionally, as a device for detecting the torsion acting on the rotating shaft in this way, (a) a strain gauge is attached to the rotating shaft and the change in resistance value due to the torsion is extracted to the outside by a pickpocket ring (b) Means for outputting the change in resistance value in the above (a) to the outside by radio waves (C) Two disks are fixed at different positions in the axial direction of the rotating shaft, one radial cotton is drawn on these disks, and both Means for extracting the phase difference between lines using a proximity switch, an optical fiber, etc. has been proposed.

[発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記(a)〜(c)に挙げた各手段には
それぞれ次のような不具合な点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, each of the means listed in (a) to (c) above has the following disadvantages.

即ち、(a)の手段は、信号の取出しにスリ・ノブリン
グのような接触部が介在するので、故障発生やノイズ混
入による精度の低下を避けることばできない。
That is, in the method (a), since a contact portion such as a pickpocket ring is involved in extracting the signal, it is impossible to avoid a decrease in accuracy due to failure occurrence or noise contamination.

(b)の手段は、優れた手段ではあるが、あまりにも高
価で実用的ではない。
Although the method (b) is an excellent method, it is too expensive to be practical.

(c)の手段は、回転数が低い場合、使用不可能となる
The means (c) cannot be used when the rotational speed is low.

このように、上記各手段はいずれもトルク検出手段とし
て、満足し得るものではなかった。
As described above, none of the above means is satisfactory as a torque detection means.

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
きわめて簡素な構造で、かつ、非接触でトルクを検出す
ることができるトルク検出装置を提供するにある。
The purpose of the present invention is to solve the problems in the above-mentioned prior art,
It is an object of the present invention to provide a torque detection device that has an extremely simple structure and can detect torque without contact.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するため、本発明は、回転軸に作用す
るトルクを検出するトルク検出装置であって、トルクが
作用すると前記回転軸の軸方向に当該トルクに比例した
変位を発生するたわみ変換構造と、このたわみ変換構造
に連結されその変位と等しい変位を生じる変位伝達部と
、この変位伝達部に連結され前記回転軸の軸方向にのみ
たわみを生じる垂直たわみ構造と、前記回転軸に対する
醇化系に固定され前記変位伝達部4こ空間を置(1て対
向する検出部とで構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a torque detection device that detects torque acting on a rotating shaft. a displacement transmitting section connected to the deflection converting structure and producing a displacement equal to the displacement thereof; a vertical deflecting structure coupled to the displacement transmitting section producing deflection only in the axial direction of the rotating shaft; The displacement transmitting section 4 is fixed to the system, and the displacement transmitting section 4 is located in the space (1), and the detecting section facing each other is configured.

さらに、本発明は、上記トルク検出装置におし)で、回
転軸にトルクが作用すると、前記回転軸の周方向の回転
変位は拘束しないが、前記たわみ変位構造の前記変位伝
達部とは反対側の固定端と前記垂直たわみ構造の前記変
位伝達部とは反対側の固定端との距離は拘束する支持部
材を設けたことを特徴とする。
Furthermore, in the present invention, when torque acts on the rotating shaft, the rotational displacement of the rotating shaft in the circumferential direction is not restricted, but the rotational displacement of the rotating shaft is opposite to that of the displacement transmitting portion of the deflection displacement structure. The present invention is characterized in that a support member is provided to restrict the distance between the fixed end on the side and the fixed end on the side opposite to the displacement transmitting portion of the vertical deflection structure.

さらにまた、本発明は、上記トルク検出装置において、
その両側のうちの一方の側の前記回転軸に、前記変位伝
達部および前記垂直たわみ構造と均等な構造の連結体よ
り成るスラスト検出部を介在させたことを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the above torque detection device,
The invention is characterized in that a thrust detection section comprising a connecting body having a structure equivalent to the displacement transmission section and the vertical deflection structure is interposed on the rotation shaft on one of the two sides.

〔作用〕[Effect]

回転軸にトルクが作用すると、たわみ変換構造は回転軸
の周方向にたわみを生じると同時に、このたわみにより
、軸方向に変位する。この変位しま、変位伝達部に伝達
されるとともに、垂直たわみ構造により吸収される。変
位伝達部の変位は、静止系に固定された検出部により、
非接触で検出される。
When torque acts on the rotating shaft, the deflection converting structure causes deflection in the circumferential direction of the rotating shaft, and at the same time, is displaced in the axial direction due to this deflection. This displacement stripe is transmitted to the displacement transmitting section and absorbed by the vertical deflection structure. The displacement of the displacement transmission part is detected by a detection part fixed to the stationary system.
Detected without contact.

この場合、回転軸はトルク検出装置へのトルク伝達には
何等の支障なく、支持部材により支持される。
In this case, the rotating shaft is supported by the support member without any problem in transmitting torque to the torque detection device.

また、トルク検出装置とともに、スラスト検出部を設け
ることにより、トルクと同時にスラストも検圧すること
ができる。
Further, by providing a thrust detection section together with a torque detection device, thrust pressure can be detected at the same time as torque.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例に係るトルク検出装置の側面図
である。図で、1は回転軸、2は回転軸1に装着された
トルク検出装置である。1a、1bはトルク検出装置2
の両側における軸1の各軸部を示す。2a、2b、2C
12dはトルク検出装置2の剛体部である。剛体部2a
、2dはそれぞれ軸部1a、1bと結合されている。A
、B、Cはそれぞれトルク検出装置2を構成するたわみ
変換構造、トルク伝達部、垂直たわみ構造であり、たわ
み変換構造Aは剛体部2a、2b間に、トルク伝達部B
は剛体部2b、20間に、また垂直たわみ構造Cは剛体
部2C12d間に介在せしめられる。これらの詳細につ
いては後述する。Dは軸1を支持する支持体であり、筒
体(または枠体)d7、突出部d2およびヘアリングd
3より成る。
FIG. 1 is a side view of a torque detection device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a rotating shaft, and 2 is a torque detection device attached to the rotating shaft 1. 1a and 1b are torque detection devices 2
Each shaft section of the shaft 1 on both sides of the shaft 1 is shown. 2a, 2b, 2C
12d is a rigid body portion of the torque detection device 2. Rigid body part 2a
, 2d are coupled to the shaft portions 1a and 1b, respectively. A
, B, and C are a deflection conversion structure, a torque transmission section, and a vertical deflection structure, which constitute the torque detection device 2, respectively.
is interposed between the rigid body parts 2b and 20, and the vertical deflection structure C is interposed between the rigid body part 2C12d. Details of these will be described later. D is a support that supports the shaft 1, and includes a cylinder (or frame) d7, a protrusion d2, and a hair ring d.
Consists of 3.

3は突出部d2に固定された検出部であり、トルク伝達
部Bの面す、と対向する位置に固定されている。
Reference numeral 3 denotes a detection section fixed to the protrusion d2, and is fixed at a position opposite to the face of the torque transmission section B.

第2図(a)、(b)は第1図に示すたわみ変換構造A
の展開図および他のたわみ変換構造A1の展開図である
。各図で、a1sa+1は剛体部2a、2b間に連結さ
れるたわみ梁である。pIはたわみ梁a、% allと
剛体部2aの結合点、p2は剛体部2bとの結合点を示
す。各結合点p1、p2は軸1の軸方向に対して互いに
周方向に所定の距#1,1.たけずれている。これによ
り、剛体部2a、2b間にトルクが作用したとき、両者
は軸1の周方向にトルクに応じたねじれを生じると同時
に、このねじれにより、軸1の軸方向へ当該ねじれに応
した変位を生じる。結局、この変位はトルクに応じた変
位となる。
Figures 2 (a) and (b) are the deflection conversion structure A shown in Figure 1.
FIG. 2 is a developed view of the same structure and a developed view of another deflection conversion structure A1. In each figure, a1sa+1 is a flexible beam connected between the rigid body parts 2a and 2b. pI represents the connection point between the flexible beam a, %all and the rigid body part 2a, and p2 represents the connection point between the rigid body part 2b. The connection points p1, p2 are arranged at a predetermined distance #1, #1, . The height is off. As a result, when a torque is applied between the rigid body parts 2a and 2b, both of them are twisted in the circumferential direction of the shaft 1 according to the torque, and at the same time, due to this twisting, a displacement corresponding to the torsion is caused in the axial direction of the shaft 1. occurs. In the end, this displacement corresponds to the torque.

第3図(a)は第1図に示す垂直たわみ構造Cの斜視図
、第3図(b)は第3図(a)に示す線mb−mbに沿
う断面図である。各図で、CC2ハl’l 体部2 c
、2dと連結される剛体リング、c、J!1体リンすC
+ 、C2間に位置するリング状のたわみ梁、C4、c
5は剛体部c、 、c、とたわみ梁c3との間を連結す
る剛体柱である。剛体柱c、 、Csは第3図(b)に
示すように、周方向に位置をずらして配置されている。
3(a) is a perspective view of the vertical bending structure C shown in FIG. 1, and FIG. 3(b) is a sectional view taken along line mb-mb shown in FIG. 3(a). In each figure, CC2 ha l'l body part 2 c
, 2d and a rigid ring connected to c, J! Rinse one body C
+, ring-shaped flexible beam located between C2, C4, c
Reference numeral 5 denotes a rigid column that connects the rigid parts c, , c, and the flexible beam c3. As shown in FIG. 3(b), the rigid columns c, , and Cs are arranged with their positions shifted in the circumferential direction.

第3図(c)、(d)は垂直たわみ構造Cの2つの変形
例を示す断面図および側面図である。第3図(c)に示
す垂直たわみ構造は、剛体柱c4C3の数が2倍となっ
ている。丈だ、第3図(d)に示す垂直たわみ構造c1
は、剛体部2cと連結される剛体柱Cl01たゎみ梁c
3゜、剛体柱C3゜とたわみ梁c3゜を連結する剛体柱
c4゜、およびたわみ梁c3゜と剛体部2dを連結する
剛体支持部C5Gで構成されている。
FIGS. 3(c) and 3(d) are a sectional view and a side view showing two modified examples of the vertical deflection structure C. In the vertical deflection structure shown in FIG. 3(c), the number of rigid columns c4C3 is doubled. Vertical deflection structure c1 shown in Figure 3(d)
is the rigid column Cl01 deflecting beam c connected to the rigid body part 2c.
3 degrees, a rigid column C4 degree that connects the rigid column C3 degree and the flexible beam c3 degree, and a rigid support part C5G that connects the flexible beam c3 degree and the rigid body part 2d.

上記垂直たわみ構造C,C,は、トルクが作用しても何
等の変化をも生じないが、軸1方向の力が作用するとた
わみ梁C3、C3゜が変形して、垂直たわみ構造C,C
,には、当該力に応じた伸縮が生じる。
The above-mentioned vertical deflection structures C, C do not change in any way even when torque is applied, but when a force in one direction of the axis is applied, the deflection beams C3, C3° deform and the vertical deflection structures C, C
, expands and contracts in accordance with the force.

第4図(a)、(b)は第1図に示す支持体りとは異な
る他の支持体り、 、D、の斜視図である。
FIGS. 4(a) and 4(b) are perspective views of other supports, D, which are different from the support shown in FIG.

第4図(a)で、dlo、dllはそれぞれ軸部1a、
lbと連結される剛体リング、d、イは各剛体リングd
、いdll間に連結された放射たわみ梁である。
In FIG. 4(a), dlo and dll are respectively the shaft portion 1a,
The rigid ring connected to lb, d, and each rigid ring d
, is a radial deflection beam connected between the DLLs.

放射たわみ梁d1゜は剛体リングdlo、dllの中心
軸(軸lの中心と一致)から放射状に延びる方向に沿っ
て形成される。これら放射たわみ梁d、□は軸方向でd
l。、dllと接続されている。図では、放射たわみ梁
d12が4本設けられているが、その数は任意に選定す
ることができる。
The radial deflection beam d1° is formed along a direction extending radially from the central axis (coinciding with the center of the axis l) of the rigid rings dlo and dll. These radial deflection beams d, □ are d in the axial direction
l. , dll. In the figure, four radial deflection beams d12 are provided, but the number can be arbitrarily selected.

軸1は剛体リングd1゜、dllにより支持される。The shaft 1 is supported by rigid rings d1° and dll.

そして、剛体リングd、。、68間にトルクが作用する
と、放射たわみ梁d12に周方向のたわみが生じるが、
岡り体リングdlosd11間の距離は変化しない。即
ち、この支持体り、は第1図に示す支持体りと同一の機
能を有する。
and a rigid ring d,. , 68, circumferential deflection occurs in the radial deflection beam d12,
The distance between the body rings dlosd11 does not change. That is, this support has the same function as the support shown in FIG.

一方、第4図(b)で、d2゜は内側剛体、d!lは外
側剛体であり、それぞれ軸1a、1bと連結されている
。d3゜は内側剛体d2゜と外側剛体d21との間に連
結された放射たわみ梁であり、中心から放射状に延びて
いる。この支持体D20機能が第4図(a)に示す支持
体D1の機能と同じであるのは明らかである。
On the other hand, in Fig. 4(b), d2° is the inner rigid body, and d! 1 is an outer rigid body, which is connected to the axes 1a and 1b, respectively. d3° is a radial flexible beam connected between the inner rigid body d2° and the outer rigid body d21, and extends radially from the center. It is clear that the function of this support D20 is the same as that of the support D1 shown in FIG. 4(a).

以上、たわみ変換構造A、垂直たわみ構造B、および支
持体りについて、それらの構成およびそれらと機能が同
一の他の構成について説明した。
Above, the structures of the deflection conversion structure A, the vertical deflection structure B, and the support body and other structures having the same functions as these have been described.

また、トルク伝達部Bは剛体の円板またはリングで構成
される。そして、これらたわみ変換構造A、トルク伝達
部B、垂直たわみ構造C1および支持体りはいずれも他
との結合端が剛体となるので、各構成相互が独立してお
り、したがって、これらをブロックで図示することがで
きる。
Further, the torque transmission section B is composed of a rigid disk or ring. These deflection conversion structure A, torque transmission section B, vertical deflection structure C1, and support structure all have rigid bodies at their connecting ends, so each structure is independent from the other, so they can be combined into blocks. It can be illustrated.

第5図(a)、(b)、第6図(a)、(b)、(c)
はたわみ変換構造A、トルク伝達部B、垂直たわみ構造
C1および支持体りの構成をブロックで表した構成図で
ある。第5図(a)はトルク検出装置2が軸1に介在し
ている構成、即ち、第1図に示すものと同一の構成を示
す図、第5図(b)は第5図(a)に示す構成に代えて
トルク検出装置2が支持体りの外部に配置された構成を
示す図である。支持体りと軸1a、1bとは、第5図(
a)に示すものと同じくベアリングを介して結合されて
いる。また、第6図(a)、(b)、(C)は支持体り
として第4図(a)に示す支持体D1を用いた場合の構
成図であり、第6図(a)に示す構成はトルク検出装置
2が軸1に介在している構成、第6図(b)に示す構成
はトルク検出装置2が軸1の外部に配置された構成を示
す図である。第4図(b)に示す支持体D2を用いた場
合の構成もこれらに準じる。第4図(c)は第6図(b
)に示す構成において、放射たわみ梁d12のない構成
、即ち、剛体リングd、いd’11を直結した構成であ
る。この構成は、軸1に作用するトルクが大きい場合に
用いられる。トルクが大きいと、放射たわみ梁d1□を
除去した部分d1□。
Figure 5 (a), (b), Figure 6 (a), (b), (c)
It is a block diagram showing the configuration of a deflection conversion structure A, a torque transmission section B, a vertical deflection structure C1, and a support body. FIG. 5(a) shows a configuration in which the torque detection device 2 is interposed on the shaft 1, that is, the same configuration as shown in FIG. 1, and FIG. 5(b) shows the same configuration as shown in FIG. 5(a). FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which the torque detection device 2 is arranged outside the support body instead of the configuration shown in FIG. The support body and shafts 1a and 1b are shown in Fig. 5 (
Like the one shown in a), they are connected via bearings. Moreover, FIGS. 6(a), (b), and (C) are configuration diagrams when the support D1 shown in FIG. 4(a) is used as a support, and FIG. The configuration is such that the torque detection device 2 is interposed on the shaft 1, and the configuration shown in FIG. 6(b) is a diagram showing a configuration in which the torque detection device 2 is disposed outside the shaft 1. The configuration when using the support D2 shown in FIG. 4(b) is also similar to these. Figure 4(c) is similar to Figure 6(b).
) is a configuration without the radial bending beam d12, that is, a configuration in which the rigid rings d and d'11 are directly connected. This configuration is used when the torque acting on the shaft 1 is large. When the torque is large, the portion d1□ where the radial deflection beam d1□ is removed.

は充分にねじれるので、そのねじれ量がたわみ変換構造
A、トルク伝達部Bおよび垂直たわみ構造Cで検出され
る。いずれの構成もその動作は同じであるので、以下、
本実施例の動作の説明は第1図(第5図(a))に示す
構成について行う。
is sufficiently twisted, so the amount of twist is detected by the deflection conversion structure A, the torque transmission section B, and the vertical deflection structure C. The operation is the same for both configurations, so below:
The operation of this embodiment will be explained with reference to the configuration shown in FIG. 1 (FIG. 5(a)).

今、軸部1aと軸部1bとの間に第1図に示す矢印H方
向のトルクが作用したとする。このトルクにより、たわ
み変換構造Aは当該トルクに応じて同一方向にねじれ、
このねじれと同時に、たわみ変換構造Aは縮み方向にト
ルクに応じた変位を生じる。これにより、剛体部2b、
トルク伝達部Bおよび剛体部2cが図で上方向に引っ張
られる。
Suppose now that a torque in the direction of arrow H shown in FIG. 1 is applied between the shaft portion 1a and the shaft portion 1b. Due to this torque, the deflection conversion structure A is twisted in the same direction according to the torque,
Simultaneously with this twisting, the deflection conversion structure A is displaced in the direction of contraction in accordance with the torque. As a result, the rigid body part 2b,
The torque transmitting part B and the rigid body part 2c are pulled upward in the figure.

この引っ張りによる力は垂直たわみ構造Cに伝達され、
この結果、垂直たわみ構造Cはそのたわみ梁C8がたわ
むことにより伸長する。
The force due to this tension is transmitted to the vertical flexure structure C,
As a result, the vertical deflection structure C is elongated due to the deflection of its deflection beam C8.

上記の作用により、トルク伝達部Bは作用したトルクに
応じて上方に変位し、検出器3に対する面す、の距離は
当該変位分だけ大きくなる。検出器3はこの変位分を検
出し、これに応した電気信号を出力する。
Due to the above action, the torque transmission section B is displaced upward in accordance with the applied torque, and the distance between the face and the detector 3 increases by the amount of the displacement. The detector 3 detects this displacement and outputs an electric signal corresponding to this displacement.

なお、検出器3としては、渦電流検出器、光反射を用い
た検出器、磁気変化を用いた検出器、空気を噴出させて
その圧力変化を用いる検出器、静電容量の変化を用いる
検出器、差動変圧器等種々のタイプのものを使用するこ
とが可能である。
Note that the detector 3 includes an eddy current detector, a detector using light reflection, a detector using magnetic change, a detector that blows out air and uses its pressure change, and a detection that uses change in capacitance. Various types of transformers, differential transformers, etc. can be used.

このように、本実施例では、たわみ変換構造、トルク伝
達部、および垂直たわみ構造を順に結合してトルク検出
装置を構成したので、非接触で、しかも簡単な構造によ
りトルクを検出することができる。
In this way, in this embodiment, the torque detection device is configured by sequentially combining the deflection conversion structure, the torque transmission section, and the vertical deflection structure, so that torque can be detected without contact and with a simple structure. .

次に、本実施例を実際の装置に適用した場合の具体例に
ついて説明する。
Next, a specific example in which this embodiment is applied to an actual device will be described.

第7図は上記実施例の具体例に係る回転工具のトルク検
出装置の一部破断断面図である。図で、11は図示しな
い駆動源により回転されるホルダ本体、12はホルダ本
体11の適所に溶接等により固定された筒体である。筒
体12の両端には放射たわみ部(詳細は後述する。>D
zが形成されている。13は筒体12の所定個所に溶接
固定された軸、13aは軸13の先端の工具取付部であ
る。工具取付m 13 aにはチャック等によりドリル
等の工具が取付けられる。14は溶接部を示す。
FIG. 7 is a partially cutaway sectional view of a torque detection device for a rotary tool according to a specific example of the above embodiment. In the figure, 11 is a holder main body rotated by a drive source (not shown), and 12 is a cylindrical body fixed to a proper position of the holder main body 11 by welding or the like. Radial bending portions (details will be described later) are provided at both ends of the cylindrical body 12.>D
z is formed. Reference numeral 13 designates a shaft welded and fixed to a predetermined location of the cylindrical body 12, and reference numeral 13a designates a tool attachment portion at the tip of the shaft 13. A tool such as a drill is attached to the tool attachment m 13 a using a chuck or the like. 14 indicates a welded portion.

Cはホルダ本体11に一方端を支持された円筒状の垂直
たわみ構造(詳細は後述する)、Bは垂直たわみ構造C
の他方端に固定されたリング状のトルク伝達部、b、は
トルク伝達部Bの周縁の端面、A2は前記放射たわみ部
D2の端部に押えリング15aを介して固定された変換
たわみ構造(詳細は後述)、15bは変換たわみ構造A
2の上部リング(詳細は後述)をトルク伝達部Bに固定
する押えリングである。16はホルダ本体11の先端に
固定されたカバー 17はゴムシールである。
C is a cylindrical vertical bending structure whose one end is supported by the holder body 11 (details will be described later), B is a vertical bending structure C
b is a ring-shaped torque transmitting portion fixed to the other end of the torque transmitting portion B, A2 is a conversion deflection structure fixed to the end of the radial deflection portion D2 via a retaining ring 15a; (Details will be described later), 15b is the conversion deflection structure A
This is a holding ring that fixes the upper ring No. 2 (details will be described later) to the torque transmission section B. 16 is a cover fixed to the tip of the holder main body 11. 17 is a rubber seal.

3はホルダ本体11外部の図示しない静止系に固定され
、端面b1 と所定の空間をおいて対向配置された検出
部を示す。
Reference numeral 3 denotes a detection section fixed to a stationary system (not shown) outside the holder main body 11 and disposed opposite the end surface b1 with a predetermined space therebetween.

なお、垂直たわみ構造Cおよび変換たわみ構造A2は図
示が複雑になるのを避けるため、正確な断面で表示せず
、構造上の位置関係のみを示すに留める。
Note that, in order to avoid complicating the illustration, the vertical deflection structure C and the conversion deflection structure A2 are not shown in accurate cross sections, but only their structural positional relationships are shown.

第8図は第7図に示す放射たわみ部D2の斜視図である
。この放射たわみ部D2は、第4図に示す支持体り、と
同一構造である。即ち、第7図のd2゜、d2いdt□
はそれぞれ第4図に示す剛体リングd1゜、剛体リング
d、工、および放射たわみ梁d12と対応する各陣j体
リングおよび放射たわみ梁である。d23は中央の貫通
孔、d2いdZSはそれぞれ貫通孔d23と連通ずる横
および縦の切欠きである。貫通孔d21、切欠きd24
、(izsにより放射たわみ梁d2□を容易に形成する
ことができる。
FIG. 8 is a perspective view of the radial deflection portion D2 shown in FIG. 7. This radial flexure D2 has the same structure as the support shown in FIG. That is, d2°, d2dt□ in Fig. 7
are the rigid ring d1°, the rigid ring d, and the radial flexure beam d12 shown in FIG. 4, respectively. d23 is a central through hole, and d2 and dZS are horizontal and vertical notches communicating with the through hole d23, respectively. Through hole d21, notch d24
, (izs allows the radial deflection beam d2□ to be easily formed.

第9図(a)、(b)はそれぞれ第7図に示す変換たわ
み構造A2の斜視図および製造工程平面図である。第9
図(b)で、a、工は例えば鋼板で作られた円板、a2
2は円板allに形成された図示形状のスリット、aZ
3は中央に形成された円形の開口、azaおよびass
は図示位置に形成された取付は穴である。ao、az?
はそれぞれ上リングおよび下リング、azeはたわみ梁
であり、これらがそれぞれリングやたわみ梁となるのは
、第9図(a)に示す変換たわみ構造A2の完成図で明
らかとなる。
FIGS. 9(a) and 9(b) are a perspective view and a manufacturing process plan view of the conversion deflection structure A2 shown in FIG. 7, respectively. 9th
In figure (b), a and work are, for example, discs made of steel plates, and a2
2 is a slit of the shape shown formed in the disk all, aZ
3 is a circular opening formed in the center, aza and ass
The mounting holes are formed at the locations shown. ao, az?
are an upper ring and a lower ring, respectively, and aze is a flexible beam, and it becomes clear from the completed view of the converted flexible structure A2 shown in FIG. 9(a) that these become rings and flexible beams, respectively.

今、下リングaZ’lを押えておき、上リングa26を
紙面垂直方向手前に引っ張ると、スリットazzの存在
により上リングa26が紙面手前に移動する。
Now, if the lower ring aZ'l is held down and the upper ring a26 is pulled forward in the direction perpendicular to the page, the upper ring a26 will move toward the front in the page due to the presence of the slit azz.

このとき、上リングa26と下リングa27とはたわみ
梁a2Bで連結された状態となる。この状態が第9図(
a)に示されており、これにより変換たわみ構造A2が
構成される。変換たわみ構造A2は、取付は穴azaに
より放射たわみ部D2の剛体リングd2゜に、また、取
付は穴a25によりトルク伝達部已にそれぞれ連結され
る。
At this time, the upper ring a26 and the lower ring a27 are connected by the flexible beam a2B. This state is shown in Figure 9 (
a), which constitutes a conversion deflection structure A2. The conversion flexure structure A2 is connected to the rigid ring d2° of the radial flexure portion D2 through a hole aza, and to the torque transmission portion through a hole a25.

ここで、第9図(a>において、仮に、下リングa27
を固定し、上リングa26を第9図(a)に示す矢印方
向に回すと、上リングa26は回転しながら下リング2
に’lの方(垂直方向下方)へ変位する。上記矢印と逆
方向へ回すと、上リングa26は回転しながら垂直方向
上方へ変位する。即ち、このたわみ変換構造A2は第2
図(a)、(b)に示すたわみ変換構造A 、 A I
 と同等又は等価な構造であるのは明らかである。
Here, in FIG. 9 (a>), if the lower ring a27
When the upper ring a26 is rotated in the direction of the arrow shown in FIG. 9(a), the upper ring a26 rotates and the lower ring 2
is displaced in the direction of 'l (vertically downward). When turned in the direction opposite to the above arrow, the upper ring a26 is displaced vertically upward while rotating. That is, this deflection conversion structure A2
Deflection conversion structures A and A I shown in figures (a) and (b)
It is clear that the structure is equivalent to or equivalent to .

次に、第7図に示す具体例の動作を説明する。Next, the operation of the specific example shown in FIG. 7 will be explained.

工具取付は部13aにチャックを介してドリルを取付け
、ホルダ本体11を回転させて被加工物の加工を行うも
のとすると、ホルダ本体1工の回転は筒体12の放射た
わみ部D2における剛体リングd2い軸13を介してド
リルに伝達され、ドリルは回転する。ドリルが被加工物
と接触して加工状態にあるとき、放射たわみ部D2の岡
1体リングd2′。と剛体リングd2+との間には上記
加工により生じるトルクが作用し、両者はこのトルクに
比例した円周方向の回転変位を保持しながら回転を続行
する。
When installing a tool, a drill is attached to the part 13a via a chuck, and the holder body 11 is rotated to machine the workpiece. The power is transmitted to the drill via the d2 shaft 13, and the drill rotates. When the drill is in contact with the workpiece and in the machining state, the radial flexure D2 has a one-piece ring d2'. Torque generated by the above processing acts between the rigid ring d2+ and the rigid ring d2+, and both continue to rotate while maintaining a rotational displacement in the circumferential direction proportional to this torque.

上記円周方向の回転変位が生じると、この変位は変換た
わみ構造A2の上リングa26と下リングa27との間
に伝達され、両者の間に同様の円周方向変位を発生する
。これにより、上リングaZ6は下リングa2?の方へ
接近する垂直方向変位を生じ、この変位はトルク伝達部
Bに伝達され、トルク伝達部Bを図で下方へ変位せしめ
る。このとき、垂直たわみ構造Cはトルク伝達部Bの変
位によりこれとともにその垂直たわみ梁C3をたわませ
ながら下方へ変位する。この垂直たわみ構造Cの存在に
より、トルク伝達部Bは全体を均等に支持され、捩れ等
を発生することなく変位する。
When the rotational displacement in the circumferential direction occurs, this displacement is transmitted between the upper ring a26 and the lower ring a27 of the conversion deflection structure A2, and a similar circumferential displacement occurs between them. As a result, upper ring aZ6 becomes lower ring a2? , resulting in a vertical displacement approaching towards , which is transmitted to the torque transmitting part B, causing it to be displaced downwards in the figure. At this time, the vertical deflection structure C is displaced downward while the vertical deflection beam C3 is deflected together with the displacement of the torque transmission part B. Due to the existence of this vertical deflection structure C, the entire torque transmission section B is evenly supported and can be displaced without twisting or the like.

トルク伝達部Bの変位により、その端面す、も同様に変
位し、この変位量は検出部3により検出され、当該変位
量に比例した電気信号として出力される。即ち、加工に
より生じたトルクはこれに比例した電気信号として非接
触で外部に取出されることとなる。
Due to the displacement of the torque transmitting part B, its end face is similarly displaced, and the amount of this displacement is detected by the detection part 3 and outputted as an electric signal proportional to the amount of displacement. That is, the torque generated by machining is taken out to the outside as an electrical signal proportional to the torque.

ところで、トルク伝達部Bの端面b1は多くの場合必ず
しも全周均一な面に形成されるとは限らず、このため、
検出部3との間の間隔も端面すの全周にわたって変化す
る。これではトルクの検出は不可能であるので、本具体
例では、図示しない回路により、検出部3の検出信号を
トルク伝達部Bの回転と同期して取出す構成とされてい
る。
By the way, in many cases, the end surface b1 of the torque transmission part B is not necessarily formed into a uniform surface all around, and therefore,
The distance between the detector 3 and the detector 3 also changes over the entire circumference of the end face. Since this makes it impossible to detect torque, this specific example is configured to extract the detection signal of the detection section 3 in synchronization with the rotation of the torque transmission section B by a circuit not shown.

これにより、検出部3は端面b1の所定の同一個所に対
してのみ検出を行うこととなり、上記の不均一な面によ
る不都合は解消される。
As a result, the detection unit 3 detects only the same predetermined portion of the end face b1, and the above-mentioned inconvenience caused by the non-uniform surface is eliminated.

なお、放射たわみ部D2は1つのみでもよいが、図示の
ように上下に設けることにより、軸の傾き等の他の変位
の発生を防止し、確実に回転変位のみ発生させることが
できる。
Although only one radial deflection portion D2 may be provided, by providing it above and below as shown in the figure, other displacements such as shaft inclination can be prevented from occurring, and only rotational displacement can be reliably generated.

第10図(a)〜(c)は本具体例のトルク検出装置を
用いた検出トルクのグラフである。各図で、横軸には時
間、縦軸にはトルクがとっである。
FIGS. 10(a) to 10(c) are graphs of detected torque using the torque detecting device of this specific example. In each figure, time is plotted on the horizontal axis and torque is plotted on the vertical axis.

この検出は、ドリル径1.5fi、回転数184゜rp
m、送り速度0. 06n+/ r e v、穴深さ8
鶴、被削材550C(綱材)により行った。第10図(
a)は第3回目の切削で、最大トルク0゜52Nm、第
10図(b)は第4回目の切削で、最大トルク0.4O
Nm、第10図(C)は第5回目の切削で、最大トルク
0.69.Nmであった。
This detection was performed using a drill diameter of 1.5fi and a rotation speed of 184°rp.
m, feed rate 0. 06n+/r e v, hole depth 8
The work was carried out using a crane and the work material 550C (rope material). Figure 10 (
a) is the third cutting, with a maximum torque of 0°52Nm, and Fig. 10(b) is the fourth cutting, with a maximum torque of 0.4O.
Nm, Figure 10 (C) is the 5th cutting, the maximum torque is 0.69. It was Nm.

このドリルは第5回目の切削における点Sの時点で折損
した。図から明らかなように、トルクは折損直前で急激
に上昇している。そこで、予め、あるトルクレベルを設
定し、トルクがこのレベルに達したとき直ちに回転を停
止する処理を行うか、または、上記レベルより抵いレベ
ルを設定し、トルクが所定め回数このレベルを示した場
合に回転を停止する処理を行う。これにより、折損によ
る事故を避けることができる。
This drill broke at point S in the fifth cutting. As is clear from the figure, the torque increases rapidly just before the breakage. Therefore, either set a certain torque level in advance and immediately stop the rotation when the torque reaches this level, or set a level higher than the above level so that the torque reaches this level a predetermined number of times. Performs processing to stop rotation when the rotation occurs. This makes it possible to avoid accidents caused by breakage.

第11図は他の具体例に係る回転工具の荷重検出装置の
一部破断断面図である。図で、21は図示しない駆動源
により回転されるホルダ本体、22はホルダ本体11の
適所に圧入等により固定された軸である。22aは軸2
2の先端、22bは先端22aの近傍に形成された貫通
孔である。軸22の所定個所には放射たわみ部D1が形
成されている。軸22は放射たわみ部り、により、工具
取付は側とホルダ本体取付は側とに区分されている。2
3は先端22aに装着されたチャ、り、24はその締め
具、25はチャック23に把持されたドリル等の工具で
ある。A2 ′は放射たわみ部DIの一方側(先端22
aと反対側)の軸22に固定されたたわみ変換構造であ
り、第9図(a)に示すたわみ変換構造Atとは上下が
逆になった構成となっている。Cはたわみ変換構造A2
 ′の上部に連結された垂直たわみ構造、Bは垂直たわ
み構造Cの下部フランジに固定された円筒状のトルク伝
達部、blはトルク伝達部Bの周縁の所定個所に固定さ
れたトルク変位端である。
FIG. 11 is a partially cutaway sectional view of a load detection device for a rotary tool according to another specific example. In the figure, 21 is a holder main body rotated by a drive source (not shown), and 22 is a shaft fixed to a proper position of the holder main body 11 by press fitting or the like. 22a is axis 2
The tip 22b is a through hole formed near the tip 22a. A radial flexure portion D1 is formed at a predetermined location on the shaft 22. The shaft 22 has a radial bending portion, and is divided into a side for tool attachment and a side for attachment to the holder main body. 2
3 is a chuck attached to the tip 22a, 24 is its fastener, and 25 is a tool such as a drill held by the chuck 23. A2' is one side of the radial deflection part DI (tip 22
This is a deflection converting structure fixed to the shaft 22 (on the opposite side of A), and has a structure that is upside down from the deflection converting structure At shown in FIG. 9(a). C is deflection conversion structure A2
', B is a cylindrical torque transmitting part fixed to the lower flange of the vertical flexible structure C, and bl is a torque displacement end fixed at a predetermined position on the periphery of the torque transmitting part B. be.

26は垂直たわみ構造Cの上部に連結された円筒状のス
ラスト伝達部、27はスラスト伝達部26の周縁の所定
個所に固定されたスラスト変位端である。28はカバー
 29はカバー28に取付けられ前記軸22の貫通孔2
2bに挿入されるストッパ、30はゴムシールである。
26 is a cylindrical thrust transmission section connected to the upper part of the vertical deflection structure C, and 27 is a thrust displacement end fixed at a predetermined position on the periphery of the thrust transmission section 26. 28 is a cover; 29 is attached to the cover 28 and is connected to the through hole 2 of the shaft 22;
A stopper 30 inserted into 2b is a rubber seal.

3はトルク変位端b1と所定の空間をおいて対向配置さ
れたトルク検出部、31はスラスト変位端27と所定の
空間をおいて対向配置されたスラスト検出部を示す。な
お、たわみ変換構造A2 ’および垂直たわみ構造Cは
、さきの具体例の場合と同様、図示が複雑になるのを避
けるため、正確な断面で表示せず、構造上の位置関係の
みを示すに留める。
Reference numeral 3 indicates a torque detecting section disposed opposite to the torque displacement end b1 with a predetermined space therebetween, and reference numeral 31 indicates a thrust detecting section disposed opposite to the thrust displacement end 27 with a predetermined space therebetween. Note that, as in the case of the previous specific example, the deflection conversion structure A2' and the vertical deflection structure C are not shown as accurate cross-sections, but only their structural positional relationships are shown to avoid complicating the illustration. stop.

次に、本具体例の動作を説明する。図示のように、先端
22aにチャック23を介して工具25を取付]す、ホ
ルダ本体21を回覧させて被加工物の加工を行うものと
すると、ホルダ本体21の回転は軸22を介して工具2
5に伝達され、工具25は回転する。工具25が被加工
物と接触して加工状態にあるとき、放射たわみ部20に
は加工によって生じるトルクおよび、またはスラストが
作用する。
Next, the operation of this specific example will be explained. As shown in the figure, if the tool 25 is attached to the tip 22a via the chuck 23 and the holder main body 21 is rotated to machine the workpiece, the rotation of the holder main body 21 is controlled by the tool 25 via the shaft 22. 2
5, and the tool 25 rotates. When the tool 25 is in a machining state in contact with a workpiece, torque and/or thrust generated by machining acts on the radial flexure portion 20.

ここで、トルク成分は、さきの具体例と同様、たわみ変
換構造A2  ’の伸縮、垂直たわみ構造Cによる当該
伸縮の吸収、トルク伝達部已による当該伸縮に伴う軸方
向の変位、検出部3による当該変位の検出により取出さ
れる。
Here, as in the previous specific example, the torque component is determined by the expansion and contraction of the deflection conversion structure A2', the absorption of the expansion and contraction by the vertical deflection structure C, the axial displacement due to the expansion and contraction by the torque transmission part, and the detection unit 3. It is extracted by detecting the displacement.

次に、スラスト成分による変位に動作について説明する
。スラスト成分が作用すると、放射たわみ部D1の放射
たわみ梁が僅かに軸方向に伸縮しくこの伸縮が可能なよ
うに予め放射たわみ梁の寸法等が選定されている。)、
軸22の先端22a側は軸22のホルダ本体21側に対
して軸方向(垂直方向)に変位する。この変位は垂直た
わみ構造Cに伝達され、垂直たわみ構造Cは軸方向に変
位する。この変位はスラスト伝達部26に伝達され、こ
れを図で下方へ変位せしめ、したがって、スラスト変位
端27も下方へ変位する。この変位は検出部31により
検出される。
Next, the operation of displacement due to the thrust component will be explained. When the thrust component acts, the radial flexure beam of the radial flexure portion D1 slightly expands and contracts in the axial direction, and the dimensions of the radial flexure beam are selected in advance so that this expansion and contraction is possible. ),
The tip 22a side of the shaft 22 is displaced in the axial direction (vertical direction) with respect to the holder main body 21 side of the shaft 22. This displacement is transmitted to the vertical flexure structure C, which is displaced in the axial direction. This displacement is transmitted to the thrust transmission section 26, causing it to be displaced downward in the figure, and therefore the thrust displacement end 27 is also displaced downward. This displacement is detected by the detection section 31.

上記各検出部3.31による検出は、図示しない回路に
より、トルク伝達部Bおよびスラスト伝達部26の回転
と同期して取出す構成とされている。
Detection by each of the detection sections 3 and 31 is configured to be performed in synchronization with the rotation of the torque transmission section B and the thrust transmission section 26 by a circuit not shown.

なお、トルクとスラストが同時に発生している場合には
、上記の動作により、両者が同時に検出される。また、
検出部は必ずしも2つ設ける必要はなく、1つの検出部
により1回転中で各変位端27、blを検出するように
構成することも可能である。
Note that when torque and thrust are occurring simultaneously, both are detected simultaneously by the above operation. Also,
It is not always necessary to provide two detecting sections, and it is also possible to configure one detecting section to detect each displacement end 27, bl during one rotation.

ここで、あるトルクレベル(スラストレベル)を設定し
、トルク(スラスト)がこのレベルに達したとき直ちに
回転を停止する処理を行うか、または、上記レベルより
低いレベルを設定し、トルク(スラスト)が所定の回数
このレベルを示した場合に回転を停止する処理を行うと
、これにより、折損による事故を避けることができる。
Here, you can set a certain torque level (thrust level) and immediately stop the rotation when the torque (thrust) reaches this level, or you can set a level lower than the above level and increase the torque (thrust level). By performing a process of stopping the rotation when the rotation is at this level a predetermined number of times, accidents due to breakage can be avoided.

第12図はトルク・スラスト検出装置の他の具体例のブ
ロック図である。図で、Eは垂直たわみ構造であり、さ
き乙こ説明した垂直たわみ構造Cと同一構造である。ま
た、Fはスラスト伝達部であり、トルク伝達部Bと同一
構造である。他の構成は第61E] (b)に示す構成
と同しである。軸部1aに垂直たわみ構造Eおよびスラ
スト伝達部Fを介在させることにより、第11図に示す
ものと同様、トルクとスラストの両方を検出することが
できる。この場合、支持体り、の放射たわみ梁は第11
図に示すもののように特定の寸法に構成する必要はない
FIG. 12 is a block diagram of another specific example of the torque/thrust detection device. In the figure, E is a vertical deflection structure, which is the same structure as the vertical deflection structure C described earlier. Further, F is a thrust transmission section, which has the same structure as the torque transmission section B. The other configurations are the same as those shown in No. 61E] (b). By interposing the vertical deflection structure E and the thrust transmission section F in the shaft portion 1a, both torque and thrust can be detected, similar to what is shown in FIG. In this case, the radial deflection beam of the support is the 11th
It does not need to be constructed to the specific dimensions as shown in the figures.

第13図はさらに他の具体例のブロック図である。35
は自動車の差動歯車のケース、36はホイール、37は
ホイール36を連結し差動歯車により駆動される後輪車
軸である。A、、B、Cはそれぞれ後輪車軸37に介在
せしめられたたわみ変換構造、トルク伝達部、および垂
直たわみ構造、Dは一端がケース35に結合され、他端
がヘアリングを介して後輪車軸37と結合している支持
体である。この構成は第1図および第5図に示す構成と
等価である。3Bはトルクを検出する検出部、3Cは後
輪車軸37の軸方向の変位を検出する検出部である。
FIG. 13 is a block diagram of yet another specific example. 35
36 is a wheel, and 37 is a rear wheel axle which connects the wheel 36 and is driven by the differential gear. A, B, and C are respectively a deflection conversion structure, a torque transmission section, and a vertical deflection structure interposed in the rear wheel axle 37, and D is connected to the case 35 at one end and connected to the rear wheel via a hair ring. This is a support that is connected to the axle 37. This configuration is equivalent to the configurations shown in FIGS. 1 and 5. 3B is a detection unit that detects torque, and 3C is a detection unit that detects displacement of the rear wheel axle 37 in the axial direction.

ここで、検出部3Cが設置されているのは、自動車の走
行中においては、後輪車軸37の軸方向変位がしばしば
生じるためであり、真のトルクは検出部3Bの検出値か
ら検出部3Cの検出値を減算した値となる。
Here, the detection section 3C is installed because the rear wheel axle 37 often undergoes axial displacement while the automobile is running, and the true torque can be determined from the detection value of the detection section 3B by the detection section 3C. This is the value obtained by subtracting the detected value of .

上記構成により、当該自動車の走行中に発生しているト
ルクを検出することができ、これを、自動車の走行制御
のデータとして使用することにより、適切な制御を行う
ことができる。
With the above configuration, it is possible to detect the torque generated while the vehicle is running, and by using this as data for driving control of the vehicle, appropriate control can be performed.

なお、自動車走行中のトルク検出は、後輪車軸ばかりで
なく、エンジン出力軸やプロペラシャツi・に同様の構
成を適用することによっても得ることができる。さらに
上記の場合、トルクは全てたわみ変換構造A、トルク伝
達部Bおよび垂直たわみ構造Cの列を通過する構成とな
っているが、この例の場合トルクが大きいので、主たる
トルク伝連体を後輪車軸とし、その周囲にたわみ変換構
造A、トルク伝達部Bおよび垂直たわみ構造Cを配置し
た第6図(C)の構成としてもよいのは明らかである。
Note that torque detection while the vehicle is running can be obtained by applying a similar configuration not only to the rear wheel axle but also to the engine output shaft and the propeller shaft. Furthermore, in the above case, all of the torque is configured to pass through the rows of the deflection conversion structure A, the torque transmission section B, and the vertical deflection structure C. However, in this example, since the torque is large, the main torque transmission linkage is transferred to the rear wheels. It is obvious that the structure shown in FIG. 6(C) may be used, in which the axle is used as an axle, and the deflection converting structure A, the torque transmitting section B, and the vertical deflection structure C are arranged around the axle.

第14図は大きなトルクが作用する高速回転軸のトルク
検出装置の具体例の構成図である。図で1は軸、1a、
1bは軸1におけるトルク検出装置の両側の軸部、3は
差動変圧器を用いた検出部(後述する)である。A、は
たわみ変換構造であり、たわみ梁a3゜、スリットa3
1より成る。B。
FIG. 14 is a configuration diagram of a specific example of a torque detection device for a high-speed rotating shaft on which a large torque acts. In the figure, 1 is the axis, 1a,
Reference numeral 1b indicates shaft portions on both sides of the torque detection device on the shaft 1, and reference numeral 3 indicates a detection portion (described later) using a differential transformer. A is a deflection conversion structure, with a deflection beam a3° and a slit a3
Consists of 1. B.

はトルク伝達部、C1は第3図(d)に示すものと等価
な垂直たわみ構造、C3゜はそのたわみ梁である。40
はたわみ変換構造A3および垂直たわみ構造C1と結合
された剛体柱であり、その先端の径小部にはトルク伝達
部B1が嵌着固定されている。検出部3は軸側3aと固
定側3bとで構成され、軸側3aはリング状の絶縁板4
1およびリング状の磁性板42が交互に積層されて構成
されている。一方、固定側3bは絶縁体43、コア44
.1次コイル45、および2次コイル46.47による
差動変圧器で構成されている。このような差動変圧器は
周知である。T1はコイル45から引出された1次端子
、T2いTt□はコイル46.47から引出された2次
端子である。g+ 、gzは固定側3aにおいて、上下
の磁性板42とトルク伝達部B1 との間のギャップを
示す。
is a torque transmitting portion, C1 is a vertical deflection structure equivalent to that shown in FIG. 3(d), and C3° is its deflection beam. 40
It is a rigid column connected to the deflection conversion structure A3 and the vertical deflection structure C1, and the torque transmission section B1 is fitted and fixed to the small diameter portion at the tip. The detection unit 3 is composed of a shaft side 3a and a fixed side 3b, and the shaft side 3a has a ring-shaped insulating plate 4.
1 and a ring-shaped magnetic plate 42 are alternately stacked. On the other hand, the fixed side 3b has an insulator 43 and a core 44.
.. It is composed of a differential transformer including a primary coil 45 and secondary coils 46 and 47. Such differential transformers are well known. T1 is a primary terminal drawn out from the coil 45, and T2 and Tt□ are secondary terminals drawn out from the coils 46 and 47. g+ and gz indicate the gap between the upper and lower magnetic plates 42 and the torque transmission section B1 on the fixed side 3a.

上記の構成において、軸1にトルクが作用すると、この
トルクはたわみ変換構造A3により軸方向変位に変換さ
れ、例えば、剛体柱40を上方へ変位させる。この上方
向の変位は垂直たわみ構造C3のたわみ梁C30のたわ
みにより吸収されるとともに、トルク伝達部B、に伝達
され、ギャップg+を減少させ、ギャップg2を増大さ
せる。これにより、端子T21と端子T22から出力さ
れる電圧はトルク伝達部B1の変位前の各電圧に対して
変化し、したがって、各電圧の差の電圧にも変化が生じ
る。この変化分が作用したトルクに相当し、トルクが検
出されることとなる。
In the above configuration, when a torque acts on the shaft 1, this torque is converted into an axial displacement by the deflection conversion structure A3, for example, displacing the rigid column 40 upward. This upward displacement is absorbed by the deflection of the deflection beam C30 of the vertical deflection structure C3 and is transmitted to the torque transmission section B, thereby decreasing the gap g+ and increasing the gap g2. As a result, the voltages output from the terminals T21 and T22 change with respect to each voltage before the torque transmission section B1 is displaced, and therefore the voltage difference between the respective voltages also changes. This amount of change corresponds to the applied torque, and the torque will be detected.

なお、上記構成の軸1に作用するトルクが大きいので、
支持体りの放射たわみ梁は不要であり、したがって、支
持体りも不要となる。又、固定側3aの磁性板は必ずし
もトルク伝達部B1の上下面と対向させる必要はなく、
トルク伝達部B、の側面と対向させるように構成しても
よい。
In addition, since the torque acting on the shaft 1 of the above configuration is large,
A radial deflection beam on the support is not required, and therefore no support is required. Further, the magnetic plate on the fixed side 3a does not necessarily have to face the upper and lower surfaces of the torque transmitting part B1,
It may be configured to face the side surface of the torque transmission section B.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明では、たわみ変換構造、トル
ク伝達部、垂直たわみ構造、および静止系に固定されト
ルク伝達部と間隔を置いて対向配置された検出部により
トルク検出装置を構成したので、非接触で、かつ、簡素
な構成でトルクを検出することができる。
As described above, in the present invention, the torque detection device is configured by the deflection conversion structure, the torque transmission section, the vertical deflection structure, and the detection section fixed to the stationary system and disposed facing the torque transmission section at a distance. , Torque can be detected without contact and with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係るトルク検出装置の側面図
、第2図(a)、(b)はたわみ変換構造の展開図、第
3図(a)、(b)、(C)、(’d ”)はそれぞれ
垂直たわみ構造の斜視図、断面図、他の実施例の断面図
、他の実施例の側面図、第4図(a)、(b)は支持体
の斜視図、第5図(a)、(b)、第6図(a)、(b
)、(c)はそれぞれ本発明のトルク検出装置の構成図
、第7図はトルク検出装置の具体例の一部破断断面図、
第8図は第1図に示す放射たわみ部の斜視図、第9図(
a)、(b)は第7図に示すたわみ変換構造の斜視図お
よび平面図、第10図<a>、(b)、(c)は検出ト
ルクのグラフ、第11図および第12図はトルク・スラ
スト検出装置の具体例の一部破断断面図および構成図、
第13および第14図はそれぞれトルク検出装置の異な
る具体例の側面図および断面図である。 A・・・・・・たわみ変換構造、B・・・・・・トルク
伝達部、C・・・・・・垂直たわみ構造、D・・・・・
・支持体、1・・・・・・軸、2・・・・・・トルク検
出装置、3・・・・・・検出部。 第 図 第 図 第 図 第 図 (b) とCノ 第 図 20:放射たわみ部 L  f  も E 五 e もE 五 → へ E 第 図 (σジ 第 図 (b〕 第 図 第 図 第 図 a
Figure 1 is a side view of a torque detection device according to an embodiment of the present invention, Figures 2 (a) and (b) are developed views of the deflection conversion structure, and Figures 3 (a), (b), and (C). , ('d'') are respectively a perspective view, a sectional view, a sectional view of another embodiment, and a side view of another embodiment of the vertical deflection structure, and FIGS. 4(a) and 4(b) are perspective views of the support body. , Fig. 5 (a), (b), Fig. 6 (a), (b)
) and (c) are respectively configuration diagrams of the torque detection device of the present invention, and FIG. 7 is a partially cutaway sectional view of a specific example of the torque detection device.
Figure 8 is a perspective view of the radial deflection section shown in Figure 1, and Figure 9 (
a) and (b) are perspective views and plan views of the deflection conversion structure shown in FIG. 7, FIG. 10 <a>, (b), and (c) are graphs of detected torque, and FIGS. 11 and 12 are A partially cutaway sectional view and configuration diagram of a specific example of a torque/thrust detection device,
13 and 14 are a side view and a sectional view, respectively, of different specific examples of the torque detection device. A: Deflection conversion structure, B: Torque transmission section, C: Vertical deflection structure, D:
-Support body, 1...shaft, 2...torque detection device, 3...detection section. Figure Figure Figure Figure (b) and Figure C Figure 20: Radial deflection part L f and E five e also E five → to E figure (σji figure (b)) figure figure figure a

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出装
置であって、トルクが作用すると前記回転軸の軸方向に
当該トルクに比例した変位を発生するたわみ変換構造と
、このたわみ変換構造に連結されその変位と等しい変位
を生じる変位伝達部と、この変位伝達部に連結され前記
回転軸の軸方向にのみたわみを生じる垂直たわみ構造と
、前記回転軸に対する静止系に固定され前記変位伝達部
に空間を置いて対向する検出部とで構成されていること
を特徴とするトルク検出装置。
(1) A torque detection device that detects torque acting on a rotating shaft, which includes a deflection conversion structure that generates a displacement proportional to the torque in the axial direction of the rotating shaft when torque is applied, and a deflection conversion structure connected to the deflection conversion structure. a displacement transmitting section that produces a displacement equal to the displacement of the rotary shaft, a vertical deflection structure that is connected to the displacement transmitting section and that deflects only in the axial direction of the rotating shaft, and a vertical deflection structure that is fixed to a stationary system with respect to the rotating shaft and that A torque detection device characterized by comprising a detection section facing each other with a space between them.
(2)請求項(1)において、前記たわみ変換構造は、
前記回転軸の軸方向に関して両端がずれた位置で固定さ
れた複数のたわみ梁で構成されていることを特徴とする
トルク検出装置。
(2) In claim (1), the deflection conversion structure:
A torque detection device comprising a plurality of flexible beams whose ends are fixed at offset positions with respect to the axial direction of the rotating shaft.
(3)請求項(1)において、前記垂直たわみ構造は、
前記回転軸に直交する面を有し、かつ、当該回転軸の軸
方向の厚みが薄い薄肉部と、この薄肉部の両側の互いに
異なる位置において結合され前記軸方向に沿う垂直部と
で構成されていることを特徴とするトルク検出装置。
(3) In claim (1), the vertical deflection structure:
The thin part has a surface perpendicular to the rotating shaft and is thin in the axial direction of the rotating shaft, and the vertical part is connected at different positions on both sides of the thin part and extends along the axial direction. A torque detection device characterized by:
(4)請求項(1)記載のトルク検出装置において、前
記回転軸にトルクが作用すると、当該回転軸の周方向の
回転変位は拘束しないが、前記たわみ変位構造の前記変
位伝達部とは反対側の固定端と前記垂直たわみ構造の前
記変位伝達部とは反対側の固定端との距離は拘束する支
持部材を設けたことを特徴とするトルク検出装置。
(4) In the torque detection device according to claim (1), when torque acts on the rotating shaft, rotational displacement of the rotating shaft in the circumferential direction is not restricted, but is opposite to the displacement transmitting portion of the deflection displacement structure. 1. A torque detection device comprising a support member for restricting a distance between a fixed end on a side of the vertical deflection structure and a fixed end on a side opposite to the displacement transmission section of the vertical deflection structure.
(5)請求項(4)において、前記支持部材は、前記ト
ルク検出装置の両側で前記回転軸を可回転に支承する構
成であることを特徴とするトルク検出装置。
(5) The torque detection device according to claim (4), wherein the support member is configured to rotatably support the rotating shaft on both sides of the torque detection device.
(6)請求項(4)において、前記支持部材は、前記ト
ルク検出装置と並列に連結され、かつ、前記回転軸の軸
心方向に放射状に延びた複数の放射たわみ梁を備えてい
ることを特徴とするトルク検出装置。
(6) In claim (4), the support member includes a plurality of radial deflection beams connected in parallel with the torque detection device and extending radially in the axial direction of the rotating shaft. Characteristic torque detection device.
(7)請求項(1)記載のトルク検出装置において、そ
の両側の一方の側の前記回転軸に、前記変位伝達部およ
び前記垂直たわみ構造と均等な構造の連結体より成るス
ラスト検出部を介在させたことを特徴とするトルク検出
装置。
(7) In the torque detecting device according to claim (1), a thrust detecting section consisting of a connecting body having a structure equivalent to the displacement transmitting section and the vertical deflection structure is interposed on the rotating shaft on one side of both sides thereof. A torque detection device characterized by:
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH063207A (en) * 1992-05-25 1994-01-11 Hottinger Baldwin Messtech Gmbh Angular moment sensor
WO2005075950A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Ono Sokki Co.,Ltd. Torque meter
JP2012132814A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Automotive Research & Testing Center Torque sensor
CN104215372A (en) * 2013-05-31 2014-12-17 中国科学院沈阳自动化研究所 Mechanical arm joint torque measuring device
JP2016512888A (en) * 2013-03-15 2016-05-09 クリストマン,エイチ.アーロン Rotating torque measuring device and method
JP2019132857A (en) * 2015-11-18 2019-08-08 キヤノン株式会社 Sensor, drive mechanism, and robot

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH063207A (en) * 1992-05-25 1994-01-11 Hottinger Baldwin Messtech Gmbh Angular moment sensor
WO2005075950A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Ono Sokki Co.,Ltd. Torque meter
US7520182B2 (en) 2004-02-04 2009-04-21 Ono Sokki Co., Ltd Torque meter
JP2012132814A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Automotive Research & Testing Center Torque sensor
JP2016512888A (en) * 2013-03-15 2016-05-09 クリストマン,エイチ.アーロン Rotating torque measuring device and method
CN104215372A (en) * 2013-05-31 2014-12-17 中国科学院沈阳自动化研究所 Mechanical arm joint torque measuring device
JP2019132857A (en) * 2015-11-18 2019-08-08 キヤノン株式会社 Sensor, drive mechanism, and robot

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