JPH11264779A - トルク・スラスト検出装置 - Google Patents
トルク・スラスト検出装置Info
- Publication number
- JPH11264779A JPH11264779A JP8924198A JP8924198A JPH11264779A JP H11264779 A JPH11264779 A JP H11264779A JP 8924198 A JP8924198 A JP 8924198A JP 8924198 A JP8924198 A JP 8924198A JP H11264779 A JPH11264779 A JP H11264779A
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- thrust
- torque
- cylindrical body
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- displacement
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Abstract
(57)【要約】
【目的】構造が簡単なトルクとスラストの同時検出装置
を安価に提供する。 【構成】円周上に等間隔に複数個の斜めスリットを設け
た軸心を含む断面が略コの字形の円筒体の、スリット成
形部の外周面に対向してリング状の第１非接触変位セン
サを設け、円筒体の端面に対し第２非接触変位センサを
設け、両非接触変位センサの出力を演算処理してトルク
とスラストを求めるトルク・スラスト検出装置。
を安価に提供する。 【構成】円周上に等間隔に複数個の斜めスリットを設け
た軸心を含む断面が略コの字形の円筒体の、スリット成
形部の外周面に対向してリング状の第１非接触変位セン
サを設け、円筒体の端面に対し第２非接触変位センサを
設け、両非接触変位センサの出力を演算処理してトルク
とスラストを求めるトルク・スラスト検出装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸に加わるトルク
とスラストを１個の検出部で同時に測定するのに最適な
トルクスラスト検出装置に関する。
とスラストを１個の検出部で同時に測定するのに最適な
トルクスラスト検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転軸あるいは静止軸のトルクと
軸方向の荷重すなわちスラストを測定するには、それぞ
れ別々の検出装置を用いて測定していた。例えばトルク
を測定するには、トーションバーの両端のねじれ角を測
定するものや、軸に磁性膜を塗布しこの磁性膜の応力に
よる透磁率の変化を利用した磁歪式のもの、あるいは歪
みゲージを弾性体に張り付け弾性体の歪みを検出するも
のなどがあるが、これらはトルクのみの測定でありスラ
ストを同時に測定するものはなく、スラストの測定は別
にスラスト測定用の弾性歪み部とセンサを設けねばなら
なかった。
軸方向の荷重すなわちスラストを測定するには、それぞ
れ別々の検出装置を用いて測定していた。例えばトルク
を測定するには、トーションバーの両端のねじれ角を測
定するものや、軸に磁性膜を塗布しこの磁性膜の応力に
よる透磁率の変化を利用した磁歪式のもの、あるいは歪
みゲージを弾性体に張り付け弾性体の歪みを検出するも
のなどがあるが、これらはトルクのみの測定でありスラ
ストを同時に測定するものはなく、スラストの測定は別
にスラスト測定用の弾性歪み部とセンサを設けねばなら
なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のセンサはスラス
トとトルクを同時に測定するためには、トルクとスラス
トを測定するための別個のセンサを準備せねばならず、
より大きなスペースが必要となったり、構造が複雑で高
価となったりする問題があった。本発明は、簡単な構造
でトルクとスラストを同時に測定できる安価な検出装置
を提供することを目的としている。
トとトルクを同時に測定するためには、トルクとスラス
トを測定するための別個のセンサを準備せねばならず、
より大きなスペースが必要となったり、構造が複雑で高
価となったりする問題があった。本発明は、簡単な構造
でトルクとスラストを同時に測定できる安価な検出装置
を提供することを目的としている。
【０００４】
【課を解決するための手段】外周に等間隔に複数個の軸
方向からある任意の角度傾いた斜めスリットを入れた弾
性材料でできた円筒体（ここではこれを弾性リングと呼
ぶ）は、該円筒体のスリット成形部がトルク及びスラス
トの両方により半径方向への変位し、また円筒体のトル
クまたはスラストが作用する１端は他端に対しトルク及
びスラストの付加により軸方向に変位する。この半径方
向と軸方向の変位量の比はトルクとスラストで異なるこ
とから、円筒体のスリット成形部に対向して第１非接触
変位センサを設け、また円筒体端面に対向して第２非接
触変位センサを設け、トルクとスラストが作用したと
き、第１非接触変位センサの半径方向の変位出力と第２
非接触変位センサの出力を演算処理装置に送り演算処理
してトルクとスラストのを知ることができる。
方向からある任意の角度傾いた斜めスリットを入れた弾
性材料でできた円筒体（ここではこれを弾性リングと呼
ぶ）は、該円筒体のスリット成形部がトルク及びスラス
トの両方により半径方向への変位し、また円筒体のトル
クまたはスラストが作用する１端は他端に対しトルク及
びスラストの付加により軸方向に変位する。この半径方
向と軸方向の変位量の比はトルクとスラストで異なるこ
とから、円筒体のスリット成形部に対向して第１非接触
変位センサを設け、また円筒体端面に対向して第２非接
触変位センサを設け、トルクとスラストが作用したと
き、第１非接触変位センサの半径方向の変位出力と第２
非接触変位センサの出力を演算処理装置に送り演算処理
してトルクとスラストのを知ることができる。
【０００５】
【作用】円筒体の外周等間隔に複数個の斜めスリットを
入れた弾性リングは図２に示すようにスリットの傾き方
向と同方向にトルクが加わるとスリット成形部が半径方
向に縮むと同時に軸方向にも変位する。同様にスラスト
が加わると半径方向と軸方向に縮む。トルクとスラスト
が両方作用する場合、半径方向変位と軸方向変位はトル
クとスラストの影響を受けるが、このトルクによる半径
方向変位量に対する軸方向変位量の割合は、スラストに
よる半径方向変位量に対する軸方向変位量の割合と異な
る。いま、単位トルクによる半径方向の変位をＭ1、単
位スラストによる半径方向変位量をＭ2とすると、トル
クＴとスラストＦが作用したときの弾性リングの半径方
向変位Δｒは
入れた弾性リングは図２に示すようにスリットの傾き方
向と同方向にトルクが加わるとスリット成形部が半径方
向に縮むと同時に軸方向にも変位する。同様にスラスト
が加わると半径方向と軸方向に縮む。トルクとスラスト
が両方作用する場合、半径方向変位と軸方向変位はトル
クとスラストの影響を受けるが、このトルクによる半径
方向変位量に対する軸方向変位量の割合は、スラストに
よる半径方向変位量に対する軸方向変位量の割合と異な
る。いま、単位トルクによる半径方向の変位をＭ1、単
位スラストによる半径方向変位量をＭ2とすると、トル
クＴとスラストＦが作用したときの弾性リングの半径方
向変位Δｒは
【数１】によって表される。同様に単位トルクによる軸
方向変位をＫ1、単位スラストによる軸方向変位をＫ2と
すると、トルクとスラストの両方が作用する場合の軸方
向変位Δｚは
方向変位をＫ1、単位スラストによる軸方向変位をＫ2と
すると、トルクとスラストの両方が作用する場合の軸方
向変位Δｚは
【数２】によって表される。よってトルクの大きさは
【数３】により求められ、スラストの大きさは
【数４】によって計算される。したがって、Ｋ2・Ｍ1≠
Ｋ1・Ｍ2すなわちＭ1／Ｍ2≠Ｋ1／Ｋ2のとき、この２つ
の変位を弾性リング外周に対向して配置した第１非接触
変位センサと該弾性リングの端部側に配置した第２非接
触変位センサにより検出し、検出値を演算処理装置に送
り演算処理して、トルクとスラストの大きさを知ること
ができる。弾性リングの直径、弾性リングの肉厚、スリ
ット傾き角、スリット本数、スリット長さなどを任意に
選ぶことにより、目的に合った適当なバネ定数を設定で
きる。
Ｋ1・Ｍ2すなわちＭ1／Ｍ2≠Ｋ1／Ｋ2のとき、この２つ
の変位を弾性リング外周に対向して配置した第１非接触
変位センサと該弾性リングの端部側に配置した第２非接
触変位センサにより検出し、検出値を演算処理装置に送
り演算処理して、トルクとスラストの大きさを知ること
ができる。弾性リングの直径、弾性リングの肉厚、スリ
ット傾き角、スリット本数、スリット長さなどを任意に
選ぶことにより、目的に合った適当なバネ定数を設定で
きる。
【０００６】また、どちらか一方の非接触変位センサの
出力を用いて、トルクに任意の割合でスラストを加算し
た合力［Ａ１＝Ｔ＋（Ｍ２／Ｍ１）Ｆ］または［Ａ２＝
Ｔ＋（Ｋ２／Ｋ１）Ｆ］を求めることができる。この場
合、軸に加わるトルクとスラストの合力を一定値以下に
抑えたいときの制御装置、例えばドリルの切り込みにお
けるドリルに加わるトルクとスラストの合力をある基準
値以下に抑えドリルの折損を防止する切り込み制御など
に利用できる。
出力を用いて、トルクに任意の割合でスラストを加算し
た合力［Ａ１＝Ｔ＋（Ｍ２／Ｍ１）Ｆ］または［Ａ２＝
Ｔ＋（Ｋ２／Ｋ１）Ｆ］を求めることができる。この場
合、軸に加わるトルクとスラストの合力を一定値以下に
抑えたいときの制御装置、例えばドリルの切り込みにお
けるドリルに加わるトルクとスラストの合力をある基準
値以下に抑えドリルの折損を防止する切り込み制御など
に利用できる。
【０００７】
【数１】 Δｒ＝Ｍ1・Ｔ＋Ｍ2・Ｆ
【０００８】
【数２】 Δｚ＝Ｋ1・Ｔ＋Ｋ2・Ｆ
【０００９】
【数３】 Ｔ＝（Ｋ2・Δｒ−Ｍ2・Δｚ）／（Ｋ2・
Ｍ1−Ｋ1・Ｍ2）
Ｍ1−Ｋ1・Ｍ2）
【００１０】
【数４】 Ｆ＝（Ｋ1・Δｒ−Ｍ1・Δｚ）／（Ｋ1・
Ｍ2−Ｋ2・Ｍ1）
Ｍ2−Ｋ2・Ｍ1）
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づき本
発明を説明する。図１、図３は本発明の実施例で、ハウ
ジング１９内のベアリング１０a，１０bにより回転自由
に指示された入力軸１５の先端に弾性リング１がフラン
ジ部１３で入力軸１５の軸心と一致するように固定され
ている。弾性リング１には外周に等間隔に複数個のスリ
ット３が成形されている。弾性リングのスリット成形部
に対向してリング状の第１非接触変位センサ１１が配置
されている。同様に弾性リングの出力軸２７側の端面に
対向してリング状の第２非接触変位センサ２１が配置さ
れている。弾性リング１の端面につながる出力軸は回転
と軸方向への移動が自由となるように軸受け２３により
支持されている。弾性リング１の半径方向の変位を計測
する静電容量形の第１非接触変位センサ１１は図３に示
すように、発振回路３３、ブリッジ回路３４及び整流回
路１５を利用して弾性リングとの距離の変化による静電
容量の変化を電圧に変換し増幅回路３６を通して通して
演算処理回路１８に送られる。同様に軸方向の変位を計
測する静電容量形の第２非接触変位センサ２１は、発振
回路３３’、ブリッジ回路３４’及び整流回路３５’を
利用して弾性リングとの距離の変化による静電容量の変
化を電圧に変換し増幅回路３６’を通して演算処理回路
３８に送られる。演算処理回路３８では半径方向の変位
出力と軸方向の変位出力を
発明を説明する。図１、図３は本発明の実施例で、ハウ
ジング１９内のベアリング１０a，１０bにより回転自由
に指示された入力軸１５の先端に弾性リング１がフラン
ジ部１３で入力軸１５の軸心と一致するように固定され
ている。弾性リング１には外周に等間隔に複数個のスリ
ット３が成形されている。弾性リングのスリット成形部
に対向してリング状の第１非接触変位センサ１１が配置
されている。同様に弾性リングの出力軸２７側の端面に
対向してリング状の第２非接触変位センサ２１が配置さ
れている。弾性リング１の端面につながる出力軸は回転
と軸方向への移動が自由となるように軸受け２３により
支持されている。弾性リング１の半径方向の変位を計測
する静電容量形の第１非接触変位センサ１１は図３に示
すように、発振回路３３、ブリッジ回路３４及び整流回
路１５を利用して弾性リングとの距離の変化による静電
容量の変化を電圧に変換し増幅回路３６を通して通して
演算処理回路１８に送られる。同様に軸方向の変位を計
測する静電容量形の第２非接触変位センサ２１は、発振
回路３３’、ブリッジ回路３４’及び整流回路３５’を
利用して弾性リングとの距離の変化による静電容量の変
化を電圧に変換し増幅回路３６’を通して演算処理回路
３８に送られる。演算処理回路３８では半径方向の変位
出力と軸方向の変位出力を
【数３】、
【数４】の演算を行い、それぞれトルク及びスラストを
求める。非接触変位センサとしては静電容量形のセンサ
が好ましいが、渦電流式、磁気回路方式、光学式も使用
できる。
求める。非接触変位センサとしては静電容量形のセンサ
が好ましいが、渦電流式、磁気回路方式、光学式も使用
できる。
【００１２】また、弾性リング１の半径方向の変位のみ
を計測する第１の非接触変位センサ１１のみを用いて、
そのときのトルクとスラストの合力［Ａ１＝Ｔ＋（Ｍ２
／Ｍ１）Ｆ］を求めることもできる。
を計測する第１の非接触変位センサ１１のみを用いて、
そのときのトルクとスラストの合力［Ａ１＝Ｔ＋（Ｍ２
／Ｍ１）Ｆ］を求めることもできる。
【００１３】同様に、弾性リング１の軸方向の変位のみ
を計測する第２非接触変位センサ２１のみを用いて、そ
のときのトルクとスラストの合力［Ａ２＝Ｔ＋（Ｋ２／
Ｋ１）Ｆ］を求めることもできる。
を計測する第２非接触変位センサ２１のみを用いて、そ
のときのトルクとスラストの合力［Ａ２＝Ｔ＋（Ｋ２／
Ｋ１）Ｆ］を求めることもできる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造でトルク及
びスラストを計測できるセンサを安価に提供できる効果
がある。
びスラストを計測できるセンサを安価に提供できる効果
がある。
【図１】本発明の第１実施例の腰部断面斜視図。
【図２】本発明の弾性リングの変形特性を示す説明図。
【図３】非接触変位センサの信号処理のブロック線図。
１ 弾性リング ３ スリット ４ 弾性リング端面 ５ スリット成形部 １０ ベアリング １１、２１ 非接触変位セン
サ １３，１７ フランジ部 １５ 入力軸 １９ ハイウジング ２３ 軸受け ２５ 鋼球 ２７ 出力軸 ２９ 外輪 ３３ 発振回路 ３４ ブリッジ回路 ３５ 整流回路 ３６ 増幅回路 ３８ 演算処理回路
サ １３，１７ フランジ部 １５ 入力軸 １９ ハイウジング ２３ 軸受け ２５ 鋼球 ２７ 出力軸 ２９ 外輪 ３３ 発振回路 ３４ ブリッジ回路 ３５ 整流回路 ３６ 増幅回路 ３８ 演算処理回路
Claims (3)
- 【請求項１】外周に等間隔に複数個の斜めスリットを成
形した軸心を含む断面が略コの字形の弾性材でできた円
筒体の軸心に対し垂直面を持つ一端を、他端に対し軸方
向と軸心回りの弾性変形可能に支持し、該円筒体のスリ
ット成形部の外周面に対向して円筒体の外周面の半径方
向の変位を測定する非接触変位センサを設け、該円筒体
の軸心に垂直な端面に対向して、該端面の軸方向への変
位を測定する非接触変位センサを設け、両非接触変位セ
ンサの出力を演算処理装置で演算処理し、トルクとスラ
ストを求めることを特徴とするトルク・スラスト検出装
置。 - 【請求項２】外周に等間隔に複数個の斜めスリットを成
形した弾性材でできた円筒体の一端を他端に対し軸方向
と軸心回りの弾性変形可能に支持し、該円筒体のスリッ
ト成形部の外周面に対向して円筒体の外周面の半径方向
の変位を測定する非接触変位センサを設け、該非接触変
位センサの出力からトルクとスラストの任意の割合の合
力を測定することを特徴とするトルク・スラスト検出装
置。 - 【請求項３】外周に等間隔に複数個の傾きを持つ斜めス
リットを成形した軸心を含む略コの字形の弾性材ででき
た円筒体の軸心に対し垂直面を持つ一端を、他端に対し
軸方向と軸心回りの弾性変形可能に支持し、該円筒体の
端面に対向して円筒体端面の軸方向への変位を測定する
非接触変位センサを設け、該非接触変位センサの出力か
らトルクとスラストの任意の割合の合力を測定すること
を特徴とするトルク・スラスト検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8924198A JPH11264779A (ja) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | トルク・スラスト検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8924198A JPH11264779A (ja) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | トルク・スラスト検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264779A true JPH11264779A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13965262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8924198A Pending JPH11264779A (ja) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | トルク・スラスト検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11264779A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6223608B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Torque detector |
| DE19924601C2 (de) * | 1998-06-02 | 2001-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| JP2006177741A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Nsk Ltd | 荷重測定装置付転がり軸受ユニット |
| EP1719991A1 (en) * | 2004-02-04 | 2006-11-08 | Ono Sokki Co., Ltd. | Torque meter |
| DE10027095B4 (de) * | 1999-10-29 | 2007-03-08 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehmomentdetektoranordnung |
| WO2014109305A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | Ntn株式会社 | 磁気式荷重センサおよび電動ブレーキ装置 |
| CN107655605A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-02 | 宜春学院 | 一种小型水平轴风力机轴向推力测量装置 |
-
1998
- 1998-03-18 JP JP8924198A patent/JPH11264779A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19924601C2 (de) * | 1998-06-02 | 2001-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| US6223608B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Torque detector |
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| US7520182B2 (en) | 2004-02-04 | 2009-04-21 | Ono Sokki Co., Ltd | Torque meter |
| EP1719991A1 (en) * | 2004-02-04 | 2006-11-08 | Ono Sokki Co., Ltd. | Torque meter |
| EP1719991A4 (en) * | 2004-02-04 | 2007-04-11 | Ono Sokki Co Ltd | TORQUE MEASURING DEVICE |
| JP2006177741A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Nsk Ltd | 荷重測定装置付転がり軸受ユニット |
| WO2014109305A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | Ntn株式会社 | 磁気式荷重センサおよび電動ブレーキ装置 |
| JP2014134450A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Ntn Corp | 磁気式荷重センサおよび電動ブレーキ装置 |
| CN104903690A (zh) * | 2013-01-10 | 2015-09-09 | Ntn株式会社 | 磁载荷传感器及电动制动装置 |
| EP2944936A4 (en) * | 2013-01-10 | 2016-07-20 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | MAGNETIC LOAD SENSOR AND ELECTRIC BRAKE DEVICE |
| US9599523B2 (en) | 2013-01-10 | 2017-03-21 | Ntn Corporation | Magnetic load sensor and electric brake system |
| US10156485B2 (en) | 2013-01-10 | 2018-12-18 | Ntn Corporation | Magnetic load sensor and electric brake system |
| CN107655605A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-02 | 宜春学院 | 一种小型水平轴风力机轴向推力测量装置 |
| CN107655605B (zh) * | 2017-11-15 | 2024-02-09 | 宜春学院 | 一种小型水平轴风力机轴向推力测量装置 |
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