JPH0714840Y2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はトルクセンサに関し、特に、回転軸に作用する
トルクを検出するトルクセンサに関するものである。

〔従来技術および解決しようとする課題〕

従来、この種のトルクセンサにあっては、回転軸に歪み
ゲージを取付け、この歪みゲージに作用するトルクに応
じた歪みを電気抵抗の変化として取り出すものが知られ
ている。

しかしながら、このような従来のものにあっては、前記
歪みゲージの歪みを電気信号で取り出すために、高価な
スリップリングを用いなければならないとともに、この
スリップリングに摺動電極であるブラシを摺接して電気
信号を取り出しているので、電気的ノイズが大きいとと
もに、高価な部品を用いているのでトルクセンサとして
高価なものになってしまうという問題点を有していた。

本考案は前記のような従来のもののもつ問題点を解決し
たものであって、電気的ノイズを低減してトルクを検出
できるとともに、安価に製造できるトルクセンサを提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本考案は、内部に回転軸が
取付けられる一対の回転ドラムを、前記回転軸の軸線方
向に所定の間隔をおいて配設し、前記回転ドラム間に、
一対の円弧状のトルク検出板を、前記軸線方向と直交す
る方向で、かつ、互いに対向状態に位置して、両トルク
検出板と前記両回転ドラムとの間を薄肉連結部でそれぞ
れ連結し、前記一方の回転ドラムの外周に環状をなすと
ともに、永久磁石が取付けられた変位検出板を軸線方向
に移動可能に配設し、前記両回転ドラムを、保持部材の
内部に回転可能に保持するとともに、付勢部材を配設し
て前記変位検出板を前記両トルク検出板に弾発状態で当
接し、さらに、前記永久磁石で作動する変位検出部材を
前記保持部材に配設し、両回転ドラムの内部に取付けら
れた回転軸のうちの前記一方の回転ドラムから突出して
いる側に回転トルクを入力した際、前記両トルク検出板
が傾斜して前記変位検出板を前記付勢部材に抗して移動
し、この移動が前記変位検出部材で検出される手段を有
している。

〔作用〕

本考案は上記の手段を採用したことにより、回転軸の入
力側に回転トルクが作用すると、両回転ドラム間に薄肉
連結部を介して連結された一対の円弧状のトルク検出板
が、作用するトルクに応じてそれぞれ前記薄肉連結部を
支点として径方向にねじれ変位するとともに、軸線方向
に変位し、前記トルク検出板に当接して配設される変位
検出板を軸線方向に移動し、この変位検出板の軸線方向
に変位した移動量を、変位検出板に設けた永久磁石と、
保持部材に設けた変位検出部材との間で変位量信号とし
て取り出し、それにより回転軸に作用するトルクを検出
できることとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示す本考案の実施例について説明する。

第１図、第２図、第３図（ａ）（ｂ）図、第４図および
第５図には本考案によるトルクセンサの一実施例が示さ
れていて、第１図にはトルクが作用していない無回転状
態の概略断面図、第２図にはトルクが作用した回転状態
の概略断面図がそれぞれ示されている。

すなわち、このトルクセンサは、回転軸１に作用するト
ルクを検出するものであって、回転軸１の周面に取付け
られる第３図（ａ）（ｂ）に示すようなトルク作用部２
を有している。

上記トルク作用部２は、前記回転軸１の入力側（図中右
側）に端部が固定されて従動側（図中左側）に延びる回
転ドラム３と、従動側に端部が固定されて入力側に延び
る回転ドラム４と、両回転ドラム３、４の対向部に設け
られるとともに、環状板を略半分に切断した円弧状をな
し、かつ、互いに軸線方向と直交する方向で対向する一
対のトルク検出板５、５と、を有し、前記一対のトルク
検出板５、５は両側面が薄肉連結部６、６を介して前記
回転ドラム３、４にそれぞれ連結されて一体となってい
る。

また、前記トルク作用部２は、軸受７、８を介して筒状
の保持部材９の内部に回転可能に設けられ、この保持部
材９の内側には環状凹部10が形成されている。

さらに、前記入力側の回転ドラム３の外周には、環状の
変位検出板12が、前記一対のトルク検出板５、５に当接
して軸線方向に移動可能に配設されている。

すなわち、前記回転ドラム３の外周で保持部材９の環状
凹部10内に、変位検出板12が付勢部材であるコイルばね
11により前記一対のトルク検出板５、５に弾発状態に配
設されている。

したがって、上記変位検出板12は、前記トルク検出板
５、５に当接した状態で、前記コイルばね11により前記
保持部材９に対して軸線方向に変位可能になっている。

上記変位検出板12は、第４図に示すように、外周の一部
に切欠部12aが設けられ、この切欠部12aの対向する端面
に一対の永久磁石13、13が間隙を有して設けられてい
る。

また、前記保持部材９の環状凹部10には、対向状態で配
設した永久磁石13、13の間隙に垂下した状態で、軸線方
向に所定の幅を有する変位検出部材である磁気抵抗素子
14が取付けられている。

次に前記のものの作用について説明する。

まず、前記回転軸１の入力側（図中右側）からトルクが
作用していない無回転状態では、第１図に示すように、
前記トルク作用部２の回転ドラム３、４間に薄肉連結部
６、６、６、６を介して一体に連結した一対の円弧状の
トルク検出板５、５にトルクが作用しないので、トルク
検出板５、５は軸線方向と直交する方向を向いている。

したがって、前記トルク検出板５、５に当接した変位検
出板12は両トルク検出板５、５の一方の側面の全面に当
接した状態で保持されている。

すれにより、前記変位検出板12に設けた永久磁石13、13
と、保持部材９に設けた磁気抵抗素子14とは第１図に示
す位置関係にあり、トルクが作用していない状態での磁
気抵抗素子14に発生する信号を検出回路（図示せず）で
検出する。

そして、前記回転軸１の入力側（図中右側）から回転力
を付与して回転させている時は回転トルクが作用して第
２図に示すように、前記トルク作用部２の回転ドラム
３、４間に薄肉連結部６、６、６、６を介して連結され
た一対の円弧状のトルク検出板５、５は、作用するトル
クの大きさに応じてそれぞれ前記薄肉連結部６、６を支
点として径方向にねじれ変形する。

これにより、図示手前側のトルク検出板５は上方が従動
側に、下方が入力側に変位し、また、図示奥側のトルク
検出板５は上方が入力側に、下方が従動側に変位する。

その結果、前記一対のトルク検出板５、５は、その入力
側の端部、すなわち、図示手前側トルク検出板５の下方
の端部と、図示奥側トルク検出板５の上方の端部とが協
働して前記変位検出板12を軸線方向の入力側に押圧して
変位させることになり、その状態で前記トルク検出板
５、５が前記回転軸１とともに回転するので前記変位検
出板12は前記コイルばね11の付勢力に抗して入力側に移
動する。

したがって、前記保持部材９に取付けられた磁気抵抗素
子14に対して、前記変位検出板12に取付けた永久磁石1
3、13が前記回転軸１に作用するトルクの大きさに応じ
て軸線方向入力側に移動し、この時の移動量が、前記保
持部材９に設けた磁気抵抗素子14に発生する信号変化と
して検出回路（図示せず）で検出できるので、その検出
信号から前記回転軸１に作用するトルクを検出できるこ
ととなる。

さらに詳しく説明するならば、第５図に示すように、前
記回転軸１の入力側から回転力を付与して回転トルクを
作用させると、回転軸１にトルクが作用していない状態
に対して、前記一対のトルク検出板５、５を介して変位
検出板12が前記回転軸１に作用するトルクの大きさに応
じて軸線方向に変位量ｌで移動する。

これにより、前記保持部材９に取り付けた磁気抵抗素子
14に対して、前記変位検出板12に取り付けた永久磁石1
3、13が変位量ｌで移動し、この軸線方向の変位量ｌ
が、前記変位検出部材である磁気抵抗素子14に発生する
信号変化で検出され、それにより回転軸１に作用するト
ルクを検出できることとなる。

したがって、本考案によるトルクセンサにあっては、従
来の歪みゲージを使用するものに比較して摺動電極を用
いず非接触で信号を検出できるので、電気的ノイズを低
減でき、また、高価な部品を用いていないので、全体を
安価に製造できることとなる。

〔考案の効果〕

本考案は上記のように構成したので、トルクの作用によ
って作動する回転軸のねじれにより、トルク作用部のト
ルク検出板を介して変位検出板が軸線方向に変位し、変
位検出板に設けた永久磁石と保持部材に設けた変位検出
部材で、その軸線方向の変位量に応じた信号変化として
回転伝達軸に作用するトルクを検出することができるの
で、従来のものと異なって非接触で電気的ノイズが小さ
いものとして検出でき、しかも、高価な部品を用いてい
ないので、トルクセンサ全体を安価に製造できるなどの
すぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるトルクセンサにトルクが作用して
いない状態の概略断面図、第２図は本考案によるトルク
センサにトルクが作用して回転している状態の概略断面
図、第３図（ａ）（ｂ）は本考案によるトルクセンサに
用いるトルク作用部を示し、第３図（ａ）は斜視図、第
３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ線で切断した矢視方
向斜視図、第４図は本考案によるトルクセンサに用いる
変位検出板の斜視図、第５図は本考案によるトルクセン
サのトルク検出部におけるトルクが作用していない状態
とトルクが作用して変位した状態を比較して示す概略説
明図である。 １……回転軸 ２……トルク作用部 ３、４……回転ドラム ５……トルク検出板 ６……薄肉連結部 ７、８……軸受 ９……保持部材 10……環状凹部 11……コイルばね（付勢部材） 12……変位検出板 12a……切欠部 13……永久磁石 14……磁気抵抗素子（変位検出部材） ｌ……変位量

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に回転軸（１）が取付けられる一対の
   回転ドラム（３）、（４）を、前記回転軸（１）の軸線
   方向に所定の間隔をおいて配設し、前記回転ドラム
   （３）、（４）間に、一対の円弧状のトルク検出板
   （５）、（５）を、前記軸線方向と直交する方向で、か
   つ、互いに対向状態に位置して、両トルク検出板
   （５）、（５）と前記両回転ドラム（３）、（４）との
   間を薄肉連結部（６）、（６）でそれぞれ連結し、前記
   一方の回転ドラム（３）の外周に環状をなすとともに、
   永久磁石（13）が取付けられた変位検出板（12）を軸線
   方向に移動可能に配設し、前記両回転ドラム（３）、
   （４）を、保持部材（９）の内部に回転可能に保持する
   とともに、付勢部材（11）を配設して前記変位検出板
   （12）を前記両トルク検出板（５）、（５）に弾発状態
   で当接し、さらに、前記永久磁石（13）で作動する変位
   検出部材（14）を前記保持部材（９）に配設し、両回転
   ドラム（３）、（４）の内部に取付けられた回転軸
   （１）のうちの前記一方の回転ドラム（３）から突出し
   ている側に回転トルクを入力した際、前記両トルク検出
   板（５）、（５）が傾斜して前記変位検出板（12）を前
   記付勢部材（11）に抗して移動し、この移動が前記変位
   検出部材（14）で検出されることを特徴とするトルクセ
   ンサ。