JPH10281900A - 非接触型トルクメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 小型で高速回転迄測定できる非接触型トルク
メータを得ること。 【解決手段】 板バネ２の上にブリッジで構成された歪
ゲージ３を接着している。ゲージの２本の信号線と２本
の電源線を配線するために、主軸４は空心となってい
る。３１はロータリートランスであり、送電力側は本体
に、また受電力側は主軸４に固定している。３２は電気
回路基板であり、主軸４に固定している。被測定物を固
定軸１に固定し、モータ１２で、ある一定回転数で駆動
すると主軸４に固定され、回転軸１に点接触で支持され
ている板バネ２がわん曲する。そのわん曲量を歪ゲージ
３でセンスして、回転トルク量を測定する。トルク信号
を送信回路（トランスミック）で送信し、その際の回路
電力をロータリートランス３１を介して供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触型トルクメー
タに関し、特に家庭用ＤＶＣやＤＶＤ等の小型記録媒体
用装置で用いるモータや回転部品等の回転トルク測定に
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のトルクメータの機構図で
ある。そして図４（Ａ）は断面図であり、図４（Ｂ）は
図４（Ａ）の断面方向から見た一部の説明図である。図
中、５、７、１１はカップリングであり、軸の偏心、偏
角、スラストを吸収するために設けている。また、８、
９はプーリであり、１０はタイミングベルトである。こ
れらは、トルクメータが軸方向に長くなることをさける
構造としている。２は板バネであり、板バネ２の上にブ
リッジで構成された歪ゲージ３を接着している。ゲージ
２本の信号線と２本の電源線を配線するために主軸４及
びスリップリング６の軸は空心となっている。

【０００３】トルク測定の作用を説明する。被測定物を
固定軸１に固定し、モータ１２である一定回転数で駆動
すると、主軸４に固定され固定軸１に点接触で支持され
ている板バネ２がわん曲する。そのわん曲量を歪ゲージ
３でセンスして、回転トルク量を測定する。この従来の
トルクメータは、２本の信号線と、２本の電源線がスリ
ップリング６の接触リングとブラシで接触した状態でト
ルクを測定するので、接触方式のトルクメータである。

【０００４】図５は従来の接触方式のトルクメータの電
気回路ブロック図である。２３は電源であり、１０ＫＨ
ｚ程度の交流電源を用いている。２１は交流（ＡＣ）ア
ンプ、２２は同期検波回路とする。あるいは、電源２３
に直流電源を用いて、２１、２２は直流（ＤＣ）アンプ
とする。なお、３は被測定物と同期して回転するブリッ
ジ歪ゲージ、６は信号線と電源線を固定側と回転側に接
触して伝達するスリップリングである。両電源のいずれ
でもトルク値は、ブリッジ型ケージ３をセンサとして、
検出できる。

【０００５】又、トルク信号をトランスミッタで送信す
るとともに、その際の回路電源をアンテナを介して供給
する誘導電源方式のトルクメータも知られている。図６
はトランスミッタ――誘導電源方式の電気回路ブロック
図である。図中、４１、４８はＤＣアンプ、４２、４７
は信号処理手段、４３は送信手段、４６は受信手段、４
４は送信アンテナ、４５は受信アンテナ、５１は発振
器、７１は送信アンテナ、７２は受信アンテナ、５２は
整流器、５４はレギュレータ、５３と５５は平滑用コン
デンサである。

【０００６】歪ゲージ３からのトルク信号をＤＣアンプ
４１で直流増幅し、信号処理手段４２でＦＭ変調あるい
はＰＣＭ変調等を行い、送信手段４３によりアンテナ４
４で空中に送信し、アンテナ４５を介して受信手段４６
で受信し、信号処理手段４７で最適な復調を行い、ＤＣ
アンプ４８でオフセット、レベル等の調整をして正しい
トルク値を得る。一方前者の電気回路に電力を供給する
ため発振器５１でループアンテナ７１に電力を送る。そ
して受信アンテナ７２で電力を受け、整流器５２、レギ
ュレータ５４を経て、回路に必要なＤＣ電力を得てい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】スリップリングは接触
構造のため、トルクメータの最高回転数が数百ｒ．ｐ．
ｍ迄の測定に限定されていた。

【０００８】また、トランスミッター誘導給電方式のト
ルクメータでは、確かにスリップリングの回転数制限か
ら逃れている。しかし、これは、磁性体を介在させず、
空中に送電するため、また、さらに、ギャップも２０〜
８０ｍｍと大きいため、電力効率が２〜５％程度と極端
に低かった。その結果全体の装置も大きくなり、微小な
トルク検出には適していなかった。

【０００９】本発明の目的は、トランスミッタによる電
力供給方式において、ロータリートランスを用いること
により、小型で高速回転迄測定できるトルクメータを提
供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触型トルク
メータは、被測定物から発生するトルク信号を検出する
検出手段、該検出手段からの出力を変調後無線送信する
送信手段、該送信手段に電力を供給する電源供給手段、
及び前記送信手段からの信号を受信し、復調する受信手
段からなる非接触型トルクメータにおいて、電源供給手
段はロータリートランスを有し、該電源供給手段の発信
周波数が、前記送信手段の伝送可能な信号の最高周波数
より高く、かつ変調キャリア周波数より低い周波数であ
ることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、好ま
しい実施例により説明する。図１は本発明の非接触型ト
ルクメータの実施例１の要部概略図である。そして図１
（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の断面方向か
ら見た一部の説明図である。 図中、７、１１はカップ
リングであり、軸の偏心、偏角、スラストを吸収するた
めに設けている。また、８、９はプーリであり、１０は
タイミングベルトである。これらは、トルクメータが軸
方向に長くなることをさける構造としている。２は板バ
ネであり、板バネ２の上にブリッジで構成された歪ゲー
ジ３を接着している。ゲージの２本の信号線と２本の電
源線を配線するために、主軸４は空心となっている。３
１はロータリートランスであり、送電力側は本体に、ま
た受電力側は主軸４に固定している。３２は電気回路基
板であり、主軸４に固定している。

【００１２】本実施例によるトルク測定の作用を説明す
る。被測定物を固定軸１に固定し、モータ１２で、ある
一定回転数で駆動すると主軸４に固定され、回転軸１に
点接触で支持されている板バネ２がわん曲する。そのわ
ん曲量を歪ゲージ３でセンスして、回転トルク量を測定
する。

【００１３】本発明のトルクメータはトルク信号を送信
回路（トランスミッタ）で送信し、その際の回路電力を
ロータリートランスを介して供給する非接触型で構成し
ている。なおロータリートランス３１は相対する平板の
フェライトの溝に同心円状にコイルを巻いたフラット型
のロータリートランスである。

【００１４】図２は実施例１の電気回路のブロック図で
ある。図中、４１、４８はＤＣアンプ、４２、４７は信
号処理手段、４３は送信手段、４６は受信手段、４４は
送信アンテナ、４５は受信アンテナ、５１は発振器、
３１は民生用ＶＴＲ等に用いられる小型ロータリートラ
ンス、５２は整流器、５４はレギュレータ、５３と５５
は平滑用コンデンサである。

【００１５】この電気回路の作用を説明する。歪ゲージ
３からのトルク信号をＤＣアンプ４１で直流増幅し、信
号処理手段４２でＦＭ変調あるいはＰＣＭ変調等を行
い、送信手段４３によりアンテナ４４で空中に送信し、
アンテナ４５を介して受信手段４６で受信し、信号処理
手段４７で最適な復調を行い、ＤＣアンプ４８でオフセ
ット、レベル等の調整をして正しいトルク値を得る。

【００１６】一方前者の電気回路に電力を供給するた
め、発振器５１で、ロータリートランス３１の固定側に
電力を送り、数十ミクロンのエアギャップを介してロー
タリートランスの回転側で受電する。整流器５２、レギ
ュレータ５４を経て、回路に必要なＤＣ電力を得る。

【００１７】このとき、発振器５１の周波数を前記トル
ク信号送信手段の伝送可能な信号の最高周波数より高
く、かつ変調キャリア周波数より低い周波数に設定して
各信号のクロストーク発生を防いでいる。

【００１８】図３は本発明の非接触型トルクメータの実
施例２の要部概略図である。本実施例は実施例１のフラ
ット型ロータリートランスを同軸型ロータリートランス
に替えたものである。 図中、６１は同軸型ロータリー
トランスである。このロータリートランスの構造は主軸
に対して垂直な面で半径Ｒの異なる大小２つのフェライ
ト円筒に大きな円筒径Ｒ１の円筒の内側にコイルを巻い
たものを固定側とし、小さな円筒径Ｒ２の円筒の外側に
コイルを巻いたものを回転側としてロータリートランス
を構成したものである。電気回路ブロック図は実施例１
と同じである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、スリップリ
ングを使用しない非接触型の構成を採用しているので、
ベアリングで決まる高速回転迄使用できること。また信
号の送受に無線器（トランスミッタ）を使用し、その電
力供給に、従来のループアンテナに替えて、ロータリー
トランスを使用したため、磁気的結合率が上昇し、電力
効率が一桁上がった。その結果、小型で、微小トルクの
測定が出来る非接触型トルクメータを達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の非接触型トルクメータの実施例１の
要部概略図

【図２】 実施例１の電気回路ブロック図

【図３】 本発明の非接触型トルクメータの実施例２の
要部概略図

【図４】 従来の接触型トルクメータの機構図

【図５】 従来の接触型トルクメータの電気回路ブロッ
ク図

【図６】 従来の非接触型トルクメータのトランスミッ
ター誘導電源方式の電気回路ブロック図

【符号の説明】

１ 被測定物固定軸 ３ 歪ゲージ ６ スリップリング １２ モータ ３１ フラット型のロータリ・トランス ３２ 信号処理回路、送信回路及び電源回路用基板 ４４、４５ トルク信号送受用アンテナ ６１ 同軸型のロータリ・トランス ７１、７２ 誘電電源用アンテナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物から発生するトルク信号を検出
   する検出手段、該検出手段からの出力を変調後無線送信
   する送信手段、該送信手段に電力を供給する電源供給手
   段、及び前記送信手段からの信号を受信し、復調する受
   信手段からなる非接触型トルクメータにおいて、 電源供給手段はロータリートランスを有し、該電源供給
   手段の発信周波数が前記送信手段の伝送可能な信号の最
   高周波数より高く、かつ変調キャリア周波数より低い周
   波数であることを特徴とする非接触型トルクメータ。