JPH11295106A - Torque sensor for elastic coupling - Google Patents

Torque sensor for elastic coupling

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JPH11295106A
JPH11295106A JP11996498A JP11996498A JPH11295106A JP H11295106 A JPH11295106 A JP H11295106A JP 11996498 A JP11996498 A JP 11996498A JP 11996498 A JP11996498 A JP 11996498A JP H11295106 A JPH11295106 A JP H11295106A
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JP
Japan
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displacement
sensor
scale
reading
coupling
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Application number
JP11996498A
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Japanese (ja)
Inventor
Wahei Inoue
和平 井上
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Mayekawa Manufacturing Co
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Mayekawa Manufacturing Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor for an elastic coupling capable of a pulse- type display for easily displaying the detection displacement itself by constituting a displacement detection transmitting means on the rotating body side so as to be easily fitted to the outside of the coupling with regard to the elastic coupling of a Hook's characteristic, and constituting the above displacement detection transmitting means with low-cost equipment and materials. SOLUTION: A torque sensor is made up of a displacement detection transmitting means 26 and an arithmetic display part 27; and the detection signal detected by the displacement detection transmitting means 26 is input into the arithmetic display part 27 to arithmetically display the torque of the rotational system and the power of the transmitting shaft, and the displacement detection transmitting means 26 is made up of displacement graduations 15, displacement-indicating lines 16, photosensors 17, 18 for reading the graduations, and a cylindrical lens 19 for magnifying the displacement graduations 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷に応じて変形
する弾性部材を介して結合されたフック特性のある弾性
カップリング(以後弾性カップリングという)のトルク
センサに関し、特に該カップリングの負荷時における変
位検出発信手段を当該カップリングを解体することなく
目盛板や指標を外部に容易に取り付け可能の構造とし
た、弾性カップリング用トルクセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor of an elastic coupling having a hook characteristic (hereinafter referred to as an "elastic coupling") connected via an elastic member which deforms according to a load, and more particularly to a load of the coupling. The present invention relates to a torque sensor for an elastic coupling in which a displacement detection transmitting means at the time is structured such that a scale plate and an index can be easily attached to the outside without dismantling the coupling.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から使用されているトルク検出器
は、機械式、磁歪式、可変抵抗式、可変インダクタンス
式、光学式等はそれぞれの得失を持つものが開発且つ使
用されており、大部分は計測専用機として計画され、例
えば使用時には動力伝達軸間に設置される構成にしてあ
る。その殆どは回転体側の信号発信装置は後から取り付
けられるような簡単なものでなく複雑であり、それらを
使用しての計測に当たっては原動側、従動側の左右両軸
の間に前記検出器を挿入介在させる構造のため、原動
側、従動側の関連器材の取り付けないし据え付け位置の
変更を余儀なくさせられる場合もあり、据え付け面積の
拡大もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, torque detectors of mechanical type, magnetostrictive type, variable resistance type, variable inductance type, optical type, etc., which have respective advantages and disadvantages, have been developed and used. Is designed as a measurement-only machine, and is installed between power transmission shafts when used, for example. In most cases, the signal transmission device on the rotating body side is not so simple as to be mounted later, but is complicated.When measuring using them, the detector is placed between the left and right axes on the driving side and the driven side. Due to the structure of the insertion and interposition, there is a case where it is necessary to attach or change the installation position of the related equipment on the driving side and the driven side, and the installation area is enlarged.

【0003】また、従来のトルク検出器は上記のように
動力軸の軸間に介在させるため、その使用に当たって
は、トルク容量と回転数とを適当に選定する必要があ
る。即ち、回転機の公称トルクはわかっているが、変動
トルクの大きさは未知の場合が多く、トルク検出器の機
種の選定は結局推定に頼らざるを得ないものであり、こ
れを誤るとトルク検出器の損傷ないし再生不能の事態を
招来するものである。 また、取り付けに当たっては動
力軸の軸間に介在させるため、使用回転数が大きい場合
は検出器の軸受けの潤滑方法や軸の共振、それに伴うカ
ップリングの種類と重量の選定等種々煩雑な問題が介在
する。
Further, since the conventional torque detector is interposed between the power shafts as described above, it is necessary to appropriately select a torque capacity and a rotation speed when using the conventional torque detector. That is, although the nominal torque of the rotating machine is known, the magnitude of the fluctuating torque is often unknown, and the selection of the model of the torque detector must ultimately rely on estimation. This may result in damage to the detector or an unreproducible situation. In addition, since it is interposed between the shafts of the power shaft during installation, various problems such as lubrication method of the bearing of the detector, resonance of the shaft, and selection of the type and weight of the coupling associated therewith when the number of rotations is large are involved. Intervene.

【0004】即ち、二軸を結合するカップリングはカッ
プリングそのものであり、トルクセンサは計測専用のセ
ンサであり、また、カップリングにトルクセンサの機能
を持たせた場合にはカップリングであるが、トルクセン
サでもある。
That is, the coupling for connecting the two axes is the coupling itself, the torque sensor is a sensor dedicated to measurement, and when the coupling has the function of a torque sensor, the coupling is a coupling. , And also a torque sensor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、フック特性を有する弾性カップ
リングを基本的に改造、加工を行うことなく単に目盛り
板を貼りつけるとか、それらの目盛りを刻み込み、これ
らに非接触性のセンサ側で回転時の偏位角、トルク、伝
達動力の計測の行われる機能を有する弾性カップリング
用トルクセンサの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it has been proposed to simply attach a scale plate without modifying or processing an elastic coupling having hook characteristics. It is an object of the present invention to provide a torque sensor for an elastic coupling having a function of engraving the scales and measuring the deviation angle, torque and transmission power during rotation on the non-contact sensor side.

【0006】原動側の回転機と従動側負荷を結合するカ
ップリングには、少なくとも従動側にトルク発生の場
合、その歪みである偏位角(「ずれ」)が少なくとも原
動側継手であるカップリングに接して集約発生するもの
で、例えば弾性カップリングをその対象とする。また、
トルク検出の対象は、トルク発生に起因する原動側と従
動側とのカップリング表面に直接表れる「ずれ」である
偏位角を検出するようにしたものである。
[0006] In a coupling that couples a rotating machine on the driving side and a load on the driven side, at least when a torque is generated on the driven side, a deflection angle (“displacement”) as a distortion thereof is at least a coupling that is a coupling on the driving side. In this case, for example, an elastic coupling is targeted. Also,
The target of torque detection is to detect a deviation angle, which is a "deviation" directly appearing on the coupling surface between the driving side and the driven side due to the generation of torque.

【0007】また、上記カップリングはフック特性のあ
る弾性カップリングとする。
The coupling is an elastic coupling having hook characteristics.

【0008】また、回転体側の変位検出発信手段を当該
カップリングの外部に容易に取り付け可能の構成とし、
上記変位検出発信手段は低コストの器材により構成する
ようにしたもので、検出変位自体が容易に表示可能のパ
ルス式表現形式可能の構成としたものである。
[0008] Further, the displacement detecting and transmitting means on the rotating body side can be easily attached to the outside of the coupling,
The displacement detecting and transmitting means is constituted by low-cost equipment, and has a constitution capable of easily displaying the detected displacement itself in a pulse expression form.

【0009】次に本願の負荷の加えられた二軸の相対偏
位角を計測する第1方法では、回転体に設けられた目盛
数を受光素子で直接読み取る方法であり、第2の方法で
は、偏位角の角度内で周波数逓倍回路と逓倍した光源の
発するパルス数を受光素子で読取り分解能を高めて高精
度の測定を行うものである。
Next, in the first method of measuring the relative deflection angle of the two axes to which a load is applied according to the present invention, the number of graduations provided on the rotating body is directly read by a light receiving element. A high-precision measurement is performed by increasing the resolution by reading the number of pulses generated by the frequency multiplying circuit and the light source multiplied by the frequency multiplying circuit within the angle of deviation with the light receiving element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の弾
性カップリング用トルクセンサは、弾性結合するカップ
リングの相対位置の変位角を検出し、トルクと伝達軸動
力を演算表示するトルクセンサにおいて、無負荷時の原
動側カップリングに零目盛り線である基準指示線とそれ
に続く変位目盛りを設け、従動側カップリングには前記
基準指示線の延設位置に変位指示線を設け、該二組の指
示線の上部にそれぞれ設けた原動側センサと、従動側セ
ンサとを含む構成とした変位検出発信手段と、前記原動
側センサと従動側ンサの目盛り読取りを制御して変位角
を検出する変位検出手段と、検出値によりトルク及び伝
達軸動力を演算する演算表示部とより構成した、ことを
特徴とする。
For this purpose, a torque sensor for an elastic coupling according to the present invention detects a displacement angle of a relative position of an elastically coupled coupling and calculates and displays a torque and a transmission shaft power. A zero-scale reference indicating line and a subsequent displacement scale are provided on the driving-side coupling at no load, and a displacement indicating line is provided on the driven-side coupling at an extended position of the reference indicating line. And a displacement detecting and transmitting means configured to include a driving side sensor and a driven side sensor provided above the instruction line, and a displacement for detecting a displacement angle by controlling scale reading of the driving side sensor and the driven side sensor. It is characterized by comprising a detecting means and a calculation display section for calculating torque and transmission shaft power based on the detected value.

【0011】また、請求項1記載の検出手段は、原動側
センサの読取りを変位目盛りの零目盛り線である基準指
示線通過により開始させ、従動側センサの変位指示線通
過の読取り出力により原動側センサの前記読取りを停止
させる構成とした、ことを特徴とする。
Further, the detecting means according to claim 1 starts reading of the driving side sensor by passing through a reference indicating line which is a zero scale line of the displacement scale, and by reading output of the driven side sensor passing through the displacement indicating line. The reading of the sensor is stopped.

【0012】また、請求項1記載の原動側センサは、円
柱状レンズの投影側に複数の細分目盛を設け、細分した
各目盛り線上に該細分目盛りを読み取る個別センサを複
数個設けて、分解能向上センサを構成した、ことを特徴
とする。
In the driving-side sensor according to the first aspect, a plurality of subdivision scales are provided on the projection side of the cylindrical lens, and a plurality of individual sensors for reading the subdivision scales are provided on each subdivided scale line to improve resolution. A sensor is configured.

【0013】また、偏位角読取りの他の方法は前記の場
合に回転中の1目盛りに対してセンサが読取り、識別す
ることのできる最小の目盛り角度をθmin 、またはその
円弧長Lmin のとき、更にこれ以上に分解能を高めるた
め、光学系によることなく、センサの発光素子のパルス
光源を電気回路より、1目盛りの分割率1/σ、即ち分
解能をσ倍したパルス周波数で形成し、負荷で生じた偏
位角内のパルス数を回転毎に計測するように構成したこ
とを特徴とする。
Another method of reading the deflection angle is as follows. In the above case, when the minimum graduation angle that can be read and identified by the sensor with respect to one rotating graduation is θmin or its arc length Lmin, In order to further increase the resolution, the pulse light source of the light emitting element of the sensor is formed by an electric circuit at a division ratio of 1 division / σ, that is, a pulse frequency obtained by multiplying the resolution by σ, without using an optical system. It is characterized in that the number of pulses within the generated deviation angle is measured for each rotation.

【0014】[0014]

【作用】従って、本発明の弾性カップリング用トルクセ
ンサに関する第1の方法によれば、無負荷時において、
原動側カップリングにはその外周に零目盛りである基準
指示線とそれに続く変位目盛りを設け、従動カップリン
グには前記基準指示線に延設して変位指示線を設け、該
目盛り読取り用光センサを原動側と従動側にそれぞれ設
けてあるため、負荷により発生したトルクに対応した
「偏位角」を変位検出手段に準拠作動する上記光センサ
を介しての読取り作業により検出でき、該検出値により
トルク及び伝達軸動力を演算表示できる。
Therefore, according to the first method for the torque sensor for elastic coupling of the present invention, when no load is applied,
The driving side coupling is provided with a reference indicating line which is zero scale and a displacement scale following the reference scale on the outer periphery thereof, and the driven coupling is provided with a displacement indicating line extending from the reference indicating line, and the optical sensor for reading the scale is provided. Are provided on the driving side and the driven side, respectively, so that the "deviation angle" corresponding to the torque generated by the load can be detected by reading work via the optical sensor operating according to the displacement detecting means, and the detected value With this, the torque and the power of the transmission shaft can be calculated and displayed.

【0015】斯くして、既成のカップリングに大掛りな
改造手段に訴えることなく、単に目盛りの刻印かまたは
目盛り用紙を貼着するだけの作業により変位指示線と基
準指示線である零目盛りに続く変位目盛りを設け、該目
盛り読取り用光センサを設けるだけで低コストの変位検
出発信手段を容易に取り付けることができ、フック特性
のある弾性普遍性カップリングに容易に取り付け可能と
したトルクセンサを提供できる。
[0015] In this way, without resorting to a large-scale remodeling means for the existing coupling, the displacement indicating line and the zero indicating the reference indicating line can be obtained by simply engraving the scale or attaching the scale paper. A torque sensor that can be easily attached to an elastic universal coupling having a hook characteristic by simply providing a displacement scale and providing an optical sensor for reading the scale can easily attach a low-cost displacement detection transmitting means. Can be provided.

【0016】また、請求項2記載の検出手段の構成によ
り、当該回転系のトルクにより一定の相対偏位角を以て
負荷運転されている基準指示線を含む変位目盛りと変位
指示線に原動側及び従動側センサを作動させれば、原動
側センサは零目盛りの通過から変位目盛りの読取りを開
始し、従動側センサによる変位指示線通過の読取り出力
により前記変位目盛りの読取りが「偏位角」に相当する
読取りを終了したところでその読取りを停止させられ
る。無負荷時に前記変位指示線と基準指示線である変位
目盛りの零目盛り線とは同一回動角上に一致するように
設けてあるため、上記読取りを停止した変位目盛りの目
盛り量が当該回転系の「偏位角」に相当し、「偏位角
量」として検出できる。
Further, according to the configuration of the detecting means of the present invention, the displacement scale including the reference indicating line and the displacement indicating line including the reference indicating line which is loaded with a constant relative deviation angle by the torque of the rotating system are driven and driven by the moving direction. When the side sensor is operated, the driving side sensor starts reading the displacement scale from the passage of the zero scale, and the reading of the displacement scale corresponds to the “deviation angle” by the read output of the driven side sensor passing the displacement instruction line. When the reading is completed, the reading can be stopped. When no load is applied, the displacement instruction line and the zero graduation line of the displacement graduation, which is the reference instruction line, are provided so as to coincide with the same rotation angle. And can be detected as a “deflection angle amount”.

【0017】また、請求項3記載の原動側センサの構成
により、変位目盛りの上部に拡大用円柱状レンズを設け
投影側に複数の細分目盛りを設け、それぞれの細分目盛
り上に該目盛り読取り用光センサを設けてあるため、変
位目盛りの各目盛に複数の細分目盛りを入れたことにな
り、分解能の向上を図ることができる。
Further, according to the structure of the driving side sensor according to the third aspect, an enlarging cylindrical lens is provided above the displacement scale, a plurality of subdivisions are provided on the projection side, and the scale reading light is provided on each subdivision. Since the sensor is provided, a plurality of subdivision scales are provided on each scale of the displacement scale, and the resolution can be improved.

【0018】また、本発明の第2の方法に当たる請求項
4の記載で、回転中における1目盛りの分割率を1/σ
とするパルス周波数は、1目盛りの中心角θmin とする
パルスにより当該カップリング外周に刻まれる目盛り総
数は、(2π)/θmin となり、また、回転数をnとす
れば、そのパルス数は、[(2π)/θmin ]×nとな
り、更に前記分割率1/σ を加味すれば上記パルス数
は、[(2π)/θmin ]×n×σ となる。ここで、
分解率を上げるための1目盛りの分割率1/σは周波数
逓倍回路で倍増することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the division ratio of one scale during rotation is 1 / σ.
The total number of graduations engraved on the outer periphery of the coupling by a pulse having the central angle θmin of one graduation is (2π) / θmin, and if the number of rotations is n, the number of pulses is [ (2π) / θmin] × n, and taking the division ratio 1 / σ into consideration, the number of pulses becomes [(2π) / θmin] × n × σ. here,
The division ratio 1 / σ of one division for increasing the resolution can be doubled by a frequency multiplier.

【0019】即ち、これは非直線波形よりの高調波の抽
出、あるいは非直線波形と線形波型のブリッジによる差
分回路、その他の既知の回路で、容易に発生させること
ができる。これを発光素子のパルス光源として、カップ
リング上の基準指示線及び変位指示線の2本の線を照射
し、1回転毎に受光素子が前記発光素子のパルスを基準
指示線読取りを開始し、変位指示線でその読取りを終止
させ、その間に受光素子が読み取ったパルス数は識別可
能の最小目盛りに対する基本周波数のσ倍となり、それ
だけ分解能が高められて、二軸の相対偏位角またはこれ
に対する円弧長が高精度に計測される。
That is, this can be easily generated by extracting a higher harmonic from the non-linear waveform, or by a difference circuit using a non-linear waveform and a linear-wave type bridge, or another known circuit. By using this as a pulse light source of the light emitting element, two lines of a reference indicating line and a displacement indicating line on the coupling are irradiated, and the light receiving element starts reading the reference indicating line of the pulse of the light emitting element every one rotation, The reading is terminated at the displacement indicating line, and the number of pulses read by the light receiving element during that time is σ times the fundamental frequency for the minimum identifiable scale, the resolution is increased accordingly, and the relative deviation angle of the two axes or the relative deviation angle with respect thereto. The arc length is measured with high accuracy.

【0020】即ち、請求項1では二軸の相対偏位は基準
指示線と変位指示線との間にある目盛り数を読取り、請
求項4ではその両線との間における発光パルス数を受光
素子により読み取り開始時期と読取り終了時期を設定す
れば、その間の角度は二軸の相対偏位角θになる。この
場合に光源側より計測されたパルス数をPとすれば、P
は前述の周波数逓倍回路により、σ倍のパルス光源とな
り、[(2π)/θmin ] ×n×σ のパルス数がカウン
トされ、1回転に対してはこれをnで除せば[(2π)
/θmin]×σのパルス数がカウントされる。即ち、θ=
P/(2π×σ/θmin )=P×(θmin /2π)×
(1/σ)となり、分解能は1/σだけ高精度化される
ことになる。
That is, in the first aspect, the number of graduations between the reference indicating line and the displacement indicating line is read for the relative displacement of the two axes. , The reading start time and the reading end time are set, the angle between them becomes the biaxial relative deviation angle θ. In this case, if the number of pulses measured from the light source side is P, P
Is a pulse light source of σ times by the above-mentioned frequency multiplication circuit, and the number of pulses of [(2π) / θmin] × n × σ is counted. For one rotation, this is divided by n to obtain [(2π)
/ Θmin] × σ pulses are counted. That is, θ =
P / (2π × σ / θmin) = P × (θmin / 2π) ×
(1 / σ), and the resolution is improved by 1 / σ.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は、本発明の第1の発明である弾性カップリング用トル
クセンサの変位検出発信手段をの取り付け状況を示す図
で、(A)は一部破断した側面図で、(B)は(A)の
IーI視図である。図2は図1の基準指示線を含む変位
目盛りと変位指示線と受光素子との関係位置を示す展開
図である。図3は本発明の第1の方法の弾性カップリン
グ用トルクセンサの演算表示回路の概略の構成を示す系
統図である。図4は本発明の第2の方法におけるパルス
光源よりパルス数を測定する場合に分解能を高めるため
の周波数逓倍の回路の波形図を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not merely intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples unless otherwise specified. Absent. FIG.
3A and 3B are views showing the state of attachment of the displacement detection transmitting means of the torque sensor for elastic coupling according to the first invention of the present invention, wherein FIG. 3A is a partially cutaway side view, and FIG. FIG. FIG. 2 is a developed view showing a displacement scale including the reference indicating line in FIG. 1, a relational position between the displacement indicating line and the light receiving element. FIG. 3 is a system diagram showing a schematic configuration of a calculation display circuit of the torque sensor for elastic coupling according to the first method of the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram of a frequency multiplying circuit for increasing the resolution when measuring the number of pulses from the pulse light source in the second method of the present invention.

【0022】図1に示すように、本発明の第1の発明の
弾性カップリング用トルクセンサは、変位検出発信手段
26と演算表示部27とよりなり、変位検出発信手段2
6により検出した検出信号を演算表示部27に入力し
て、当該回転系のトルク及び伝達軸動力を演算表示する
構成にしてある。上記、変位検出発信手段26は、変位
目盛り15と、変位指示線16と、該目盛りを読み込む
光センサ17、18と、前記変位目盛り15を拡大する
円柱状レンズ19とより構成する。
As shown in FIG. 1, the torque sensor for elastic coupling according to the first invention of the present invention comprises a displacement detecting and transmitting means 26 and a calculation display section 27,
6 is input to the calculation display unit 27 to calculate and display the torque and transmission shaft power of the rotating system. The displacement detecting and transmitting means 26 includes a displacement scale 15, a displacement instruction line 16, optical sensors 17 and 18 for reading the scale, and a cylindrical lens 19 for enlarging the displacement scale 15.

【0023】上記変位目盛り15と変位指示線16は、
原動側駆動軸11と従動軸12を弾性部材25を介して
弾性結合している原動側カップリング13と従動側カッ
プリング14の外周表面に刻印ないしシート状に形成貼
着し、当該回転系が無負荷時には図1(A)に見るよう
に変位指示線16と変位目盛り15の基準指示線である
零目盛り線15aがカップリングの同一回動角の外周位
置に一直線を形成位置するように構成してあり、負荷運
転時には従動側の変位指示線16は点線矢印方向に回転
位置を変位させしトルクを発生する。
The displacement scale 15 and the displacement indicating line 16 are
The driving-side drive shaft 11 and the driven shaft 12 are stamped or formed in a sheet shape on the outer peripheral surfaces of the driving-side coupling 13 and the driven-side coupling 14 which are elastically connected via an elastic member 25, and the rotating system is When no load is applied, as shown in FIG. 1 (A), the displacement indicating line 16 and the zero scale line 15a, which is the reference indicating line of the displacement scale 15, are formed so as to form a straight line at the outer peripheral position at the same rotation angle of the coupling. During load operation, the displacement instruction line 16 on the driven side displaces the rotational position in the direction of the dotted arrow to generate torque.

【0024】図1(A)、(B)に見るように、円柱状
レンズ19は、変位目盛り15の目盛り線とその光軸が
平行且つ当該カップリングの軸芯X−X上に位置するよ
うに設け、該レンズの投影側の円柱面に拡大された変位
目盛りのひと目盛り分を複数個に分割した細分目盛り1
9a、19a、… を設け、各細分目盛り上には光セン
サ17の代わりに複数の図示してない光センサを設ける
ようにしたものである。 なお、上記光センサ17、1
8及び円柱状レンズ19投影側の設けた複数の光センサ
は、図2に見るようにカップリング13、14の外周上
に設けた前記変位目盛り15、変位指示線16の各目盛
り線を確実に読み取るようにしてある。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the columnar lens 19 is arranged such that the graduation line of the displacement graduation 15 and its optical axis are parallel and located on the axis XX of the coupling. Subdivision scale 1 obtained by dividing one scale of the displacement scale enlarged on the cylindrical surface on the projection side of the lens into a plurality of divisions.
9a, 19a,..., And a plurality of optical sensors (not shown) are provided on each subdivision scale instead of the optical sensor 17. The optical sensors 17, 1
As shown in FIG. 2, the plurality of optical sensors provided on the projection side of the lens 8 and the columnar lens 19 can reliably adjust the displacement scales 15 and displacement indication lines 16 provided on the outer circumferences of the couplings 13 and 14, respectively. I read it.

【0025】上記各目盛りの光センサによるの読取りは
負荷回転時に行われ、この際負荷に対応して従動側カッ
プリング14は原動側カップリングに対し、一定の遅れ
を伴って回転し、原動側カップリング13上の変位目盛
り15が矢印A方向に先行して光センサ17の検出位置
に達する。即ち、検出に際しては演算表示部27内の検
出手段により、光センサ17は変位目盛り15の基準指
示線である零目盛り線15aの通過により作動し、前記
零目盛りに続行する各目盛りの読み取りを開始し、各目
盛り線毎に一個のパルスが図3のパルス選択回路31に
入力され、変位パルス列を形成する。
The reading of each scale by the optical sensor is performed at the time of rotation of the load. At this time, the driven-side coupling 14 rotates with a certain delay with respect to the driving-side coupling in response to the load. The displacement scale 15 on the coupling 13 reaches the detection position of the optical sensor 17 in advance in the direction of arrow A. That is, at the time of detection, the optical sensor 17 is activated by the detection means in the calculation display unit 27 by passing through the zero scale line 15a, which is the reference indicating line of the displacement scale 15, and starts reading each scale following the zero scale. Then, one pulse for each scale line is input to the pulse selection circuit 31 of FIG. 3 to form a displacement pulse train.

【0026】一方、前記「偏位角」に相当する遅れを以
て変位指示線16が矢印B方向に移動して光センサ18
の下部に到達して、該目盛り16を読み取った光センサ
18の出力により図3のパルス選択回路31で前記光セ
ンサ17による変位目盛り15の読取り即ち変位パルス
列は「偏位角」を形成したところでその形成が停止され
る。
On the other hand, the displacement indicating line 16 moves in the direction of arrow B with a delay corresponding to the aforementioned "deviation angle",
When the displacement of the displacement scale 15 by the optical sensor 17 is read out by the pulse selection circuit 31 in FIG. 3 by the output of the optical sensor 18 reading the scale 16, the displacement pulse train forms a "deviation angle". Its formation is stopped.

【0027】ついで、光センサ17の読取り開始より読
取り停止までの前記変位目盛りの各目盛りに該当する変
位パルス数の総計である「偏位角」により、トルク演算
回路32でトルクが演算される。上記トルクの演算は1
回転毎に繰り返し行うことができ、これを記憶させ平均
値を当該回転系の正式トルクとして設定することが好ま
しい。演算されたトルクは分配回路33を介して軸動力
演算回路35に入力される。一方該回路35には光セン
サ18で検出された単位時間当たりの変位指示線16の
通過読取り数が回転数として入力され、前記トルクと回
転数との積により軸動力を前記軸動力演算回路35で演
算する。ついで、トルク表示器34と軸動力表示器36
に上記演算値をそれぞれ入力して表示可能にする。
Then, the torque calculating circuit 32 calculates the torque based on the "deviation angle" which is the total number of displacement pulses corresponding to each of the displacement scales from the start of reading of the optical sensor 17 to the stop of reading. The calculation of the torque is 1
It can be repeatedly performed for each rotation, and it is preferable to store this and set an average value as the formal torque of the rotation system. The calculated torque is input to the shaft power calculation circuit 35 via the distribution circuit 33. On the other hand, the number of passage readings of the displacement instruction line 16 per unit time detected by the optical sensor 18 is input to the circuit 35 as the number of revolutions, and the shaft power is calculated by the product of the torque and the number of revolutions. Calculate with. Next, the torque display 34 and the shaft power display 36
, The above calculated values are input to enable display.

【0028】なお、上記、円柱状レンズ19を設けた場
合は、変位目盛り15の各目盛り間隔は拡大され、前記
レンズの投影側の円柱面に拡大された変位目盛りのひと
目盛り分を複数個に分割した細分目盛り19a、19
a、… を設け、各細分目盛り上には光センサ17の代
わりに複数の図示してない光センサを設けるようにした
もので、分解能を向上させることができる。
In the case where the cylindrical lens 19 is provided, the interval between the scales of the displacement scale 15 is enlarged, and one scale of the scale is enlarged to a plurality of scales on the cylindrical surface on the projection side of the lens. Divided scale 19a, 19
are provided, and a plurality of optical sensors (not shown) are provided on each subdivision instead of the optical sensor 17, so that the resolution can be improved.

【0029】図4はパルス光源よりのパルス数を測定
し、相対偏位角を求める場合に分解能を高めるために使
用される簡単な周波数逓倍回路の一例で、その波形を示
す図である。(A)は1目盛りの角度を読取り、識別し
得る最小目盛り角度の基本波形で、図のように周期Tの
矩形波に波形変換を行われたものとする。次にこれを微
分回路を通過させたものとすれば、(B)に示す波形と
なり、更に整流回路を通過させれば(C)に示す波形と
なる。これは(A)に示す波形と比較すれば明らかに、
その周期は1/2、周波数は2倍に逓倍し、パルスの逓
倍変換が行われたことになる。この場合にこれを使用す
れば分解能は電気回路上で2倍に高められたことにな
る。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a simple frequency multiplication circuit used to measure the number of pulses from the pulse light source and to increase the resolution when obtaining the relative deviation angle, and shows the waveform thereof. (A) is a basic waveform having a minimum graduation angle at which one scale angle can be read and identified. It is assumed that the waveform is converted into a rectangular wave having a period T as shown in the figure. Next, if this is passed through a differentiating circuit, the waveform shown in (B) will be obtained, and if it is further passed through a rectifying circuit, the waveform will be shown in (C). This is apparently compared with the waveform shown in FIG.
The cycle is halved and the frequency is doubled, which means that pulse multiplication conversion has been performed. If this is used in this case, the resolution is doubled on the electric circuit.

【0030】図5(A)に示すカップリング間に捻りコ
イルバネを挿入したもの、または例えば船舶のプロペラ
シャフトの場合は同図(B)に示すトーションバーを挿
入した場合に該当し、いずれも履歴現象を伴わないカッ
プリングには、カップリング間が離れている場合でも、
変位目盛りと基準目盛りの取り付け位置が正確に行われ
る限り本発明の第1の方法である弾性カップリング用ト
ルクセンサを使用できる。
A torsion coil spring is inserted between the couplings shown in FIG. 5A, or a torsion bar shown in FIG. 5B for a propeller shaft of a ship, for example. For couplings without the phenomenon, even if the couplings are far apart,
As long as the displacement graduation and the reference graduation are accurately positioned, the first method of the present invention, the torque sensor for elastic coupling, can be used.

【0031】また、疑似負荷を従動側に加えることで静
的軸トルク較正値を求めることができる。
Further, a static shaft torque calibration value can be obtained by applying a pseudo load to the driven side.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の上記構成により、既成の弾性カ
ップリングに対し内部構造及び取り付け位置の変更を伴
うことなく、容易に取り付けが可能で、且つ負荷による
二軸の相対偏位角を容易に正確に計測することができ、
従って当該回転系のトルク及び伝達軸動力の演算表示が
できる。また、静的軸トルクの較正が可能である。
According to the above-described structure of the present invention, the elastic coupling can be easily attached to the existing elastic coupling without changing the internal structure and the attaching position, and the relative displacement angle of the two axes due to the load can be easily reduced. Can be measured accurately,
Therefore, the calculation display of the torque and the transmission shaft power of the rotating system can be performed. Further, the calibration of the static shaft torque is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の弾性カップリング用トルクセンサの変
位検出発信手段をの取り付け状況を示す図である。同図
(A)は一部破断した側面図で、(B)は(A)のI−
I視図である。
FIG. 1 is a view showing a state of attachment of a displacement detection transmitting unit of a torque sensor for an elastic coupling of the present invention. FIG. 3A is a partially cutaway side view, and FIG.
It is an I view.

【図2】図1の基準目盛りと変位目盛りと受光素子の関
係位置を示す展開図である。
FIG. 2 is a developed view showing a relative position of a reference scale, a displacement scale, and a light receiving element in FIG.

【図3】図1の演算表示回路の概略の構成を示す系統図
である。
FIG. 3 is a system diagram showing a schematic configuration of an operation display circuit of FIG. 1;

【図4】パルス光源よりパルス数を測定する場合に分解
能を高めるための周波数逓倍の回路の波形図を示す。
FIG. 4 shows a waveform diagram of a frequency multiplication circuit for increasing the resolution when measuring the number of pulses from a pulse light source.

【図5】本発明の弾性カップリング用トルクセンサの適
用可能の弾性カップリングの具体例を示す図で、(A)
は捻りコイルばねを弾性体に使用したカップリングを、
(B)はトーションバーを弾性体に使用したカップリン
グを示す図である。
FIG. 5 is a view showing a specific example of an elastic coupling to which the torque sensor for elastic coupling according to the present invention can be applied;
Is a coupling using a torsion coil spring as an elastic body,
(B) is a figure which shows the coupling which used the torsion bar for the elastic body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 駆動軸 12 従動軸 13 原動側カップリング 14 従動側カップリング 15 変位目盛り 15a 基準指示線である零目盛り
線 16 変位指示線 17、18 光センサ 19 円柱状レンズ 20a、20b、25 弾性部材 26 変位検出発信手段 27 演算表示部 31 パルス選択回路 32 トルク演算回路 33 分配回路 34 トルク表示器 35 軸動力演算回路 36 軸動力表示器
REFERENCE SIGNS LIST 11 drive shaft 12 driven shaft 13 driving-side coupling 14 driven-side coupling 15 displacement scale 15 a zero-scale line serving as reference indicating line 16 displacement indicating line 17, 18 optical sensor 19 cylindrical lens 20 a, 20 b, 25 elastic member 26 displacement Detection and transmission means 27 Calculation display unit 31 Pulse selection circuit 32 Torque calculation circuit 33 Distribution circuit 34 Torque display 35 Shaft power calculation circuit 36 Shaft power display

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フック特性の弾性結合するカップリング
の相対位置の変位角を検出し、トルクと伝達軸動力を演
算表示するトルクセンサにおいて、 無負荷時の原動側カップリングに零目盛り線である基準
指示線とそれに続く変位目盛りを設け、従動側カップリ
ングには前記基準指示線の延設位置に変位指示線を設
け、該二組の指示線の上部にそれぞれ設けた原動側セン
サと、従動側センサとを含む構成とした変位角検出発信
手段と、 前記原動側センサと従動側センサの目盛り読取りを制御
して変位角を検出する変位角検出手段と、検出値により
トルク及び伝達軸動力を演算する演算表示部とより構成
した、ことを特徴とする弾性カップリング用トルクセン
サ。
1. A torque sensor which detects a displacement angle of a relative position of a coupling which elastically couples with a hook characteristic and calculates and displays a torque and a transmission shaft power. A reference indicator line and a displacement scale following the reference indicator line are provided, a displacement indicator line is provided on the driven-side coupling at an extended position of the reference indicator line, and a driving-side sensor provided above the two sets of indicator lines, A displacement angle detection transmitting means having a configuration including a side sensor; a displacement angle detection means for controlling a scale reading of the driving side sensor and the driven side sensor to detect a displacement angle; A torque sensor for an elastic coupling, comprising: a calculation display section for calculating.
【請求項2】 前記検出手段は、原動側センサの基準指
示線通過の読取りとともに該基準指示線に続く変位目盛
りの読取りを開始し、従動側センサによる変位指示線の
通過の読取りにより原動側センサの読取りを停止させる
構成とした、ことを特徴とする請求項1記載の弾性カッ
プリング用トルクセンサ。
2. The detecting means starts reading of a displacement scale following the reference instruction line at the same time as reading the passage of the reference instruction line by the driving-side sensor, and reading the passage of the displacement instruction line by the driven-side sensor. 2. The torque sensor for an elastic coupling according to claim 1, wherein the reading of the data is stopped.
【請求項3】 前記原動側センサは、円柱状レンズの投
影側に複数の細分目盛を設け、細分した各目盛り線上に
該細分目盛りを読み取る個別センサを複数個設けて、分
解能向上センサを構成した、ことを特徴とする請求項1
記載の弾性カップリング用トルクセンサ。
3. The resolution improving sensor according to claim 1, wherein the driving side sensor is provided with a plurality of subdivision scales on the projection side of the cylindrical lens, and a plurality of individual sensors for reading the subdivision scales on each subdivided scale line. 2. The method according to claim 1, wherein
A torque sensor for an elastic coupling as described in the above.
【請求項4】 前記センサは、回転中にセンサが1目盛
りを読取り、識別し得る最小目盛り角度θmin 、または
その円弧長Lmin に対して、1目盛りの分割率を1/σ
とするパルス周波数を電気回路上で発生させてセンサの
パルス光源とし、 前記変位角検出手段は、カップリング上の基準指示線、
及び変位指示線の2本を照射し、1回転毎に受光素子が
基準指示線でパルスの読取りを開始し、変位指示線でそ
の読取りを終止させ、その間に受光素子が光源よりのパ
ルスを読み取ったパルス数より、分解能がσ倍された二
軸の相対偏位角、又は円弧長を検出する構成とした、こ
とを特徴とした請求項1記載の弾性カップリング用トル
クセンサ。
4. The sensor according to claim 1, wherein a division ratio of one scale is 1 / σ with respect to a minimum scale angle θmin or an arc length Lmin at which the sensor reads one scale during rotation and identifies the scale.
A pulse frequency to be generated on an electric circuit as a pulse light source of the sensor, the displacement angle detecting means, a reference indicating line on the coupling,
The light receiving element starts reading the pulse at the reference indicating line every rotation, and stops reading the pulse at the displacement indicating line, during which the light receiving element reads the pulse from the light source. 2. The torque sensor for an elastic coupling according to claim 1, wherein a relative deviation angle or an arc length of two axes whose resolution is multiplied by σ is detected from the number of pulses.
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