JPH0623952Y2 - センサつきコントロ−ルケ−ブル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はセンサつきコントロールケーブルに関する。さ
らに詳しくは、インナーケーブルに作用する力を検出し
うるコントロールケーブルに関する。

〔従来の技術〕

コントロールケーブルは一般にインナーケーブルと、そ
のインナーケーブルを摺動自在または回転自在に案内す
るためのアウターケーシングとからなる。

インナーケーブルは一般的には金属単線または金属や合
成樹脂などの撚り線から構成される。また芯線のまわり
に螺旋歯が設けられた有歯ケーブルも使用されている。

アウターケーシングとしては金属螺旋管の内周や外周に
合成樹脂を積層した管など、可撓性を有するものが使用
されるが、剛性の金属管を採用するばあいもある。

そのように構成されるコントロールケーブルは、インナ
ーケーブルの一端を引き操作、押し引き操作または回転
操作することにより他端側にその操作を伝達するもので
ある。操作内容としては主として操作量（変位）を正確
に伝達するばあいもあるが、力を正確に伝達するばあい
にも用いられる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで従来のコントロールケーブルでは、従動部材を
押し引き操作しあるいは回転操作するとき、従動部材に
加えらている力の検知はできなったので、適切な力制御
は有効になしえないという問題がある。また過大な負荷
が作用して従動部材やコントロールケーブルを損傷させ
る危険性も内包している。

本考案はかかる事情に鑑み、インナーケーブルの出力側
部分に作用する力を検出することができるコントロール
ケーブルを提供することを目的とする。

〔問題点を解決しようとする手段〕

本考案のコントロールケーブルでは、アウターケーシン
グとアウターケーシングに案内されて摺動または回転す
るインナケーブルとからなる、力と変位とを伝達するた
めのコントロールケーブルであって、前記インナーケー
ブルに作用する力を検出するためのストレンゲージが、
インナーケーブルの出力側に連結されたロッドに貼着さ
れた構成が採用されている。

なお本明細書において、インナーケーブルに作用する力
とは圧縮および引張の荷重とトルクのそれぞれを含む概
念として用いられている。

〔作用〕

本考案においては、インナーケーブルの出力側部分に作
用する圧縮や引張などの荷重、ねじりにより発生するト
ルクなどが検出されるので、それにより従動部材の力制
御を適切に行うことができる。また検出荷重を監視する
ことにより、従動部材やコントロールケーブルの損傷も
防止することができる。このばあい、たとえインナーケ
ーブルにアウターケーシングから摺動抵抗が加わったと
しても、常に従動側に伝達される操作力（トルクも含
む）が検出されるため、かかる抵抗が検出値に影響を及
ぼすことがなく、正確な制御が可能となる。

〔実施例〕

つぎに本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の実施例１にかかわるコントロールケー
ブル(A)の出力側部分の断面図、第２図は計測部(6)のブ
ロック図、第３図は参考例１にかかわるコントロールケ
ーブル(B)の出力側部分の断面図、第４図はロードセル
をロッド(3)に取りつけた状態を示す拡大断面図、第５
図は実施例２にかかわるコントロールケーブル(C)の出
力側部分の断面図、第６図はトルクセンサ(31)の構成説
明図、第７図は参考例２にかかわるコントロールケーブ
ル(D)の出力側部分の断面図である。

実施例１ 第１図には、本実施例１にかかわるコントロールケーブ
ル(A)の出力側部分の断面が示されている。インナーケ
ーブル(1)はアウターケーシング(2)内に挿入されてお
り、図示されていない操作側部分で押し引き操作あるい
は回転操作すると、アウターケーシング(2)に案内され
て軸方向に移動し、また回転されるようになっている。
インナーケーブル(2)の出力側の先端には剛体のロッド
(3)が結合されており、その先端には操作対象である従
動部材(Z)が連結されている。(4)はロッド(3)のガイド
パイプである。

本実施例１における力センサには、圧縮および引張応力
を検出するストレンゲージ（抵抗線歪計、以下同じ）(1
1)が用いられている。(12)は受感部であって、ロッド
(3)の一部に、歪が発生しやすい形状に、またストレン
ゲージ(11)を貼着しやすいように平滑な表面に形成され
ている。なおロッド(3)の表面が平滑であるばあいは、
直接ストレンゲージ(11)を貼着するようにしてもよい。
ストレンゲージ(11)は、ロッド(3)の軸方向と該軸方向
に直角な方向にそれぞれ軸対称に２枚ずつ貼着し、合計
４枚のストレンゲージ(11)でブリッジ回路を構成するこ
とが検出精度を向上させるために好ましい。計測部(6)
はストレンゲージ(11)で検出された力を計測して表示し
うるものであればどのようなものでもよいが、たとえば
第２図に示されるように、ストレンゲージ(11)のブリッ
ジ回路より出力された電気信号を増幅器で増幅し、表示
器により表示するように構成される。なおコントロール
ケーブルや従動部材(Z)の耐えられる限界荷重をあらか
じめ記憶させておき、その限界値と検出値とを比較し、
検出値が限界値に近づいたときブザーなどを鳴動させて
警報するよう構成してもよい。

以上のごとき構成により、本実施例１ではインナーケー
ブル(1)の操作側で押し操作や引き操作を行うと、従動
部材(Z)に加えられる圧縮あるいは引張の力が、従動部
材(Z)に直結するロッド(3)上で検出される。そのため従
動部材(Z)の力制御を高精度で行うことができる。また
従動部材(Z)からインナーケーブル(1)に加えられる外力
も検出しうるので、それによりインナーケーブル(1)や
従動部材(Z)の損傷も防止することができる。

参考例１ 第３図に示される参考例１のコントロールケーブル(B)
では、力センサとして荷重検出器(21)が用いられてい
る。

本参考例１は、ロッド(3)の途中に市販の荷重検出器(2
1)を取りつけたものであり、そのような荷重検出器(21)
としてはロードセルや磁歪式力センサ、圧電式力センサ
などが用いられる。また荷重検出器(21)はコントロール
ケーブルの用途に応じて、圧縮用、引張用、圧縮・引張
兼用のものが採用される。本参考例１に好適なロードセ
ルとしては、たとえば第４図に示すものがあり、それは
外箱(22)内の受感部柱(23)に示すストレンゲージ(24)を
貼着したもので、ロッド(3)の中間にねじ込みなどで取
りつけられている。計測部(6)は実施例１と同様のもの
が用いられる。

以上のごとき構成により、本参考例１においてもインナ
ーケーブル(1)の操作側で押し操作や引き操作をする
と、従動部材(Z)に加えられる圧縮あるいは引張の力
が、従動部材(Z)に直結するロッド(3)上で検出され、従
動部材(Z)の力制御を高精度で行うことができる。また
従動部材(Z)からインナーケーブル(1)に加えられる外力
も検出しうるので、それによりインナーケーブル(1)や
従動部材(Z)の損傷も防止することができる。

実施例２ 第５図に示す実施例２のコントロールケーブル(C)で
は、力センサとしてストレンゲージを用いたトルクセン
サ(31)が用いられている。

前記トルクセンサ(31)は、第６図に示されるように、ロ
ッド(3)の軸方向に対し、+45度の方向に２枚のストレン
ゲージ(32)を、-45度の方向に２枚のストレンゲージ(3
2)をそれぞれ貼着し、合計４枚のストレンゲージ(32)を
ブリッジに結合したもので、スリップリング(33)を介し
て出力を取り出すようになっている。この構成によっ
て、ロッド(3)の曲げによる影響は打ち消され、トルク
の大きさに比例したロッド(3)のねじれの大きさのみが
検出される。計測部(6)はトルクセンサ(31)の出力を増
幅し表示する機能を有するものであればよく、実施例１
と同様のものが用いられる。

以上のごとき構成により、本実施例２においてインナー
ケーブル(1)の操作側で回転操作すると従動部材(Z)に加
えられるトルクが従動部材(Z)に直結するロッド(3)上で
検出され、従動部材(Z)の力制御などを高精度で行うこ
とができる。また外力によって従動部材(Z)からインナ
ーケーブル(1)に加えられるトルクなども検出しうるの
で、それによりインナーケーブル(1)や従動部材(Z)の損
傷も防止することができる。

参考例２ 第７図に示す参考例２のコントロールケーブル(D)で
は、力センサとしてトルク検出器(41)が用いられてい
る。

この参考例２は、ロッド(3)の途中に市販のトルク検出
器(41)を取りつけたものであり、そのようなトルク検出
器(41)としては、ストレンゲージ式トルクセンサ、磁歪
式トルクセンサ、ねじれ角検出式トルクセンサなどを用
いることができる。ストレンゲージ式トルクセンサのば
あいはその検出軸をロッド(3)に直結すればよく、磁歪
式トルクセンサのばあいはその二次コイルをロッド(3)
上に向き合うように配置すればよい。またねじれ角検出
式トルクセンサのばあいは２枚の歯車を有するトーショ
ン棒をロッド(3)に連結するとよい。計測部(6)はトルク
検出器(41)の出力を増幅し表示する機能を有するもので
あればよく、実施例１と同様のものが用いられる。

以上のごとき構成により、本参考例２においてインナー
ケーブル(1)の操作側で回転操作すると従動部材(Z)に加
えられるトルクが従動部材(Z)に直結するロッド(3)上で
検出され、従動部材(Z)の力制御などを高精度で行うこ
とができる。また外力によって従動部材(Z)からインナ
ーケーブル(1)に加えられるトルクなども検出しうるの
で、それによりインナーケーブル(1)や従動部材(Z)の損
傷も防止することができる。

以上に種々の実施例を説明したが、そのようなコントロ
ールケーブルは、メータにより操作力を直読しながら従
動部材(Z)を動かしたり、適切な制御装置を用いて力制
御に用いることができる。しかしてそのような用途とし
ては、自動車のブレーキ装置やマニピュレータなど力を
伝達する遠隔操作装置などの産業機械に適用することが
できる。

さらに本考案は、たとえばサーボモータなどの駆動要素
（とくに電気的駆動要素）と組み合わせて、力センサの
検出値を駆動要素に直接、あるいは適切な非線形補償回
路を介してフィードバックさせることにより、サーボ機
構を構成することができる。そのようなサーボ機構はた
とえばロボットの動力伝達機構などに応用することがで
きる。

〔考案の効果〕

本考案では、インナーケーブルの出力側部分に作用する
軸方向応力やトルクを正確に検出することができるの
で、力制御や損傷防止に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例１にかかわるコントロールケー
ブル(A)の出力側部分の断面図、第２図は計測部(6)のブ
ロック図、第３図は参考例１にかかわるコントロールケ
ーブル(B)の出力側部分の断面図、第４図はロードセル
をロッド(3)に取りつけた状態を示す拡大断面図、第５
図は実施例２にかかわるコントロールケーブル(C)の出
力側部分の断面図、第６図はトルクセンサ(31)の構成説
明図、第７図は参考例２にかかわるコントロールケーブ
ル(D)の出力側部分の断面図である。 （図面の主要符号） (1)：インナーケーブル (2)：アウターケーシング (3)：ロッド (6)：計測部 (11)：ストレンゲージ (12)：受感部 (21)：荷重検出器 (31)：トルクセンサ (32)：ストレンゲージ (41)：トルク検出器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アウターケーシングとアウターケーシング
   に案内されて摺動または回転するインナケーブルとから
   なる、力と変位とを伝達するためのコントロールケーブ
   ルであって、 前記インナーケーブルに作用する力を検出するためのス
   トレンゲージが、インナーケーブルの出力側に連結され
   たロッドに貼着されてなるセンサつきコントロールケー
   ブル。
2. 【請求項２】前記ストレンゲージが、ロッドの軸方向に
   対し＋45度と−45度の方向にそれぞれ貼着され、インナ
   ーケーブルに作用するトルクを検出するようにされてな
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のセンサつきコン
   トロールケーブル。