JPS60111128A - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

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Publication number
JPS60111128A
JPS60111128A JP21889083A JP21889083A JPS60111128A JP S60111128 A JPS60111128 A JP S60111128A JP 21889083 A JP21889083 A JP 21889083A JP 21889083 A JP21889083 A JP 21889083A JP S60111128 A JPS60111128 A JP S60111128A
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JP
Japan
Prior art keywords
stator
shaft
rotor
torque
detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP21889083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Tawara
義則 田原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meisan Co Ltd
Original Assignee
Meisan Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meisan Co Ltd filed Critical Meisan Co Ltd
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Publication of JPS60111128A publication Critical patent/JPS60111128A/en
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/16Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type

Abstract

PURPOSE:To detect exactly shaft torque by detecting a reaction force generated in a supporting member of a stator as a variation of load applied to the stator when the rotor is braked. CONSTITUTION:A titled torque sensor is constituted of a rotor which rotates integrally with a shaft 1A, a stator 26 which contacts this rotor 6 and damps the shaft 1A by frictional resistance, and a detecting member 21 for controlling movement of the stator 26 in the rotating direction of the rotor 6. Also, it is provided with a detecting part for detecting a reaction force when the stator 26 executes a damping operation to the detecting member 21, and a sensor for outputting a signal which is proportional to the reaction force working on this detecting part.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は軸に加わるトルクを測定するトルクセンサに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a torque sensor that measures torque applied to a shaft.

従来、製紙用カッター、ワインダー等のアンリールスタ
ンドにおいては、該アンリールスタンドから巻出された
シートの張力を検出し、検出された張力に基づいて、前
記シートの制動用ブレーキを調整することが行なわれて
おり、前記張力の検出方法として、ロール状のシートを
支持する回転軸に加わるトルクを検出する方法が知られ
ている。
Conventionally, in unreel stands such as paper cutters and winders, it is possible to detect the tension of a sheet unwound from the unreel stand and adjust a brake for braking the sheet based on the detected tension. A known method for detecting the tension is to detect the torque applied to a rotating shaft that supports a rolled sheet.

第1図は前記トルクの検出に用いられるトルクセンサの
一従来例を示すもので、このトルクセンサは、ロール状
のシートと一体に回転する軸1の外周に歪ゲージ2A、
2Bを貼付し、これらの歪ゲージ2A、2Bを軸1の歪
みとともに変形させ、この変形によって歪ゲージ2A、
2Bの電気抵抗を変化させて、軸1に加わるトルクを電
気信号として検出するようにしたものである。そして、
前記歪ゲージ2A、2Bの電気抵抗の変化は、前記軸1
と一体に回転するスリップリング3,3・・・・・・と
、これらのスリップリング3,3・・・・・・にそれぞ
れ摺動接触するブラシ4,4・・・・・・とを介して抵
抗測定回路(図示路)で検出されるようになっている。
FIG. 1 shows a conventional example of a torque sensor used to detect the torque, and this torque sensor includes a strain gauge 2A mounted on the outer periphery of a shaft 1 that rotates together with a rolled sheet.
2B, and deform these strain gauges 2A and 2B along with the strain on the shaft 1, and by this deformation, the strain gauges 2A and 2B
The torque applied to the shaft 1 is detected as an electrical signal by changing the electrical resistance of the shaft 2B. and,
The change in electrical resistance of the strain gauges 2A and 2B is based on the axis 1
Through the slip rings 3, 3, etc., which rotate together with the It is designed to be detected by a resistance measuring circuit (path shown).

しかしながら、歪ゲージ2A、2Bからの信号をスリッ
プリング3とブラシ4とを介して取り出すと、スリップ
リング3おにびブラシ4の摺動接触部性の摩耗、酸化(
腐食)などの原因に−よって検出信号にノイズが混入し
、測定誤差の原因になるという問題があり、前記スリッ
プリング3およびブラシ4の摺動接触状態を正常な状態
に維持しておくためのメインテナンスに手間がかかると
いう問題がある。
However, when the signals from the strain gauges 2A and 2B are taken out through the slip ring 3 and the brush 4, wear and oxidation (
There is a problem that noise is mixed into the detection signal due to causes such as corrosion, which causes measurement errors. There is a problem that maintenance is time consuming.

そこで、前記スリップリング3おにびブラシ4に代えて
回転トランスを採用して、歪ゲージ2A。
Therefore, a rotating transformer is used in place of the slip ring 3 and brush 4 to create the strain gauge 2A.

2Bと抵抗測定回路とを接続することか考えられるが、
この方法には、回転トランスが高価で、かつ外部の磁界
などの影響を受Iプやずいという問題があった。
I can think of connecting 2B and the resistance measurement circuit,
This method has the problem that the rotary transformer is expensive and is susceptible to external magnetic fields.

出願人は上記事情に鑑み、特願昭57−220549号
においてしトルクセンサ」を提案した。
In view of the above circumstances, the applicant proposed a torque sensor in Japanese Patent Application No. 57-220549.

この「トルクセンサ」は、回転軸を制動するブレーキの
固定子に制動時に発生する反力により、固定子の回転止
め用の支持部材を変形させ、この変形量を歪ゲージで測
定して、回転軸に発生ずるトルクを検出しにうとするも
ので、スリップリング、回転トランスな2を使用せずに
回転軸のトルクを本発明は前記トルクセンサの改良を、
目的としてなされたものである。 − 以下、本発明を第2図ないし第5図に示す一実施例に基
づいて説明する。
This "torque sensor" deforms the support member that stops the rotation of the stator by the reaction force generated during braking on the stator of the brake that brakes the rotating shaft, and measures the amount of deformation with a strain gauge to determine whether the rotation The present invention aims to detect the torque generated on the shaft, and the present invention aims to detect the torque of the rotating shaft without using a slip ring or a rotating transformer.
It was done for a purpose. - Hereinafter, the present invention will be explained based on an embodiment shown in FIGS. 2 to 5.

図面は本発明をシートカッター(あるいはワインダー)
のアンリールスタンドにおけるシートテンションの制御
に応用した例を示すものである。
The drawing shows the invention as a sheet cutter (or winder)
This figure shows an example of application to sheet tension control in an unreel stand.

まず、第2図にしたがって、テンション制御の原理を説
明すると、アンリールスタンド5には、巻取りロール6
が回転自在に支持されており、この巻取りロール6から
巻出されたシート7はピンチロール8によって第2図矢
印方向へ引き取られるようになっている。そして、シー
ト7の走行量S(’Tl1)をペーパーロール9の回転
によって測定し、巻取りロール60回転数N(回)を近
接スイッチ10で測定し、さらに、本発明のトルクセン
サ11によって、巻取りロール2の制動用のブレーキ1
2に生ずるトルクQ(kQ・Tl′I)を測定し、これ
らの測定データを制御装置13に入力して、シート7の
張力T (kQ/ cm )を演算するようにしている
First, to explain the principle of tension control according to FIG. 2, the unreel stand 5 has a winding roll 6
is rotatably supported, and the sheet 7 unwound from the take-up roll 6 is taken up by a pinch roll 8 in the direction of the arrow in FIG. Then, the traveling distance S ('Tl1) of the sheet 7 is measured by the rotation of the paper roll 9, the number of rotations N (times) of the take-up roll 60 is measured by the proximity switch 10, and further, by the torque sensor 11 of the present invention, Brake 1 for braking the winding roll 2
The torque Q (kQ·Tl'I) generated at the seat 2 is measured, and these measured data are input to the control device 13 to calculate the tension T (kQ/cm) of the seat 7.

すなわち、前記回転数Nとこの間のシート走行量Sより S/2πN=r・・・・・・(1)式 (1)式を演算することにより、巻取りの半径r(Tr
i)が得られ、この半径rとシート幅W(cm)と前記
トルクQからシートにかかる単位幅当りのランジョンT
は、 T−Q/r W・・・・・・(2)式 となり、この(2)式を演算することにj:リシート3
の張力T (kQ/ cm )が測定されるようになっ
ている。
That is, by calculating the equation (1) from the rotation speed N and the sheet travel amount S during this time, the winding radius r (Tr
i) is obtained, and from this radius r, sheet width W (cm), and the torque Q, the lungage T per unit width applied to the sheet is
is T-Q/r W......Equation (2), and to calculate this Equation (2), j:Resheet 3
The tension T (kQ/cm) is measured.

さらに、上記張力Tの測定データに基づいてブレーキ1
2を制御するための電気信号を出力し、この信号を電空
変換器14によって空気信号に変換してブレーキ12に
フィードバックすることにより、シー1−7の張hTを
一定に維持することができる。
Furthermore, based on the measurement data of the tension T, the brake 1
The tension hT of the seams 1-7 can be maintained constant by outputting an electric signal for controlling the seams 1-7, converting this signal into a pneumatic signal by the electro-pneumatic converter 14, and feeding it back to the brake 12. .

たお 笛9M炸且1bは一翻I鮪鈷冒qにテックョン設
定埴、紙幣などのデータを入力させるための操作パネル
、符号16は近接スイッチを作動させる磁性体片である
The Tao Fue 9M Explosion 1b is an operation panel for inputting data such as Taekhon settings, banknotes, etc., and numeral 16 is a magnetic piece that activates the proximity switch.

次いで、本発明の要旨とするトルクセンサについて説明
すれば、図中符号17はケーシングで、このケーシング
17は、巻取りロールと一体に回転する軸1Aに、ベア
リング18を介して回動自在に取り付けられている。前
記ケーシング17に隣接する軸1A上には、後述するブ
レーキのブレーキパッドを支持する固定子支持部材19
がベアリング20を介して回動自在に取り付けられてお
り、この固定子支持部材19は、前記ケーシング17の
外周に設けた一つの検出部vJ21に連結ボルト22を
介して連結されて、その回転が規制されるようになって
いる。
Next, to explain the torque sensor that is the gist of the present invention, reference numeral 17 in the figure is a casing, and this casing 17 is rotatably attached via a bearing 18 to the shaft 1A that rotates together with the winding roll. It is being On the shaft 1A adjacent to the casing 17, there is a stator support member 19 that supports a brake pad of a brake, which will be described later.
is rotatably attached via a bearing 20, and this stator support member 19 is connected to one detection portion vJ21 provided on the outer periphery of the casing 17 via a connecting bolt 22, so that its rotation is controlled. It is becoming regulated.

なお、図中符号23は支持ブラケットで、この支持ブラ
ケット23は、前記ケーシング17をアンリールスタン
ド等に固定してその回転止めをしている。
In addition, the reference numeral 23 in the figure is a support bracket, and this support bracket 23 fixes the casing 17 to an unreel stand or the like to prevent its rotation.

前記固定子支持部材19に隣接する軸1A上に取り付け
られるブレーキ12は、例えば、米国+++0ntal
Vo社の商品名#1401ないし#1404のブレーキ
であって、このブレーキ′12は、前記固定子支持部4
119に支持された固定子24に設けられたエアシリン
ダ(図示路)によって、ブレーキパッド(図示路)を軸
1Aと平行な方向に突出させて、該ブレーキパッドを、
軸1Aと一体に回転する回転ディスク25.25の対向
面に接触させて、ブレーキパッドと回転ディスク25と
の間の摩擦抵抗によって軸1Aを制動するようになって
いる。また、前記回転ディスク25は、軸1Aにキーな
どを介して固着されたボス26にボルト27を介して取
り付けられており、回転ディスク25の表面には、制動
時に発生する摩擦熱の放散を促進するためのフィン28
が多数設けられている。
The brake 12 mounted on the shaft 1A adjacent to the stator support member 19 is, for example,
This brake '12 is manufactured by Vo company and has a trade name #1401 to #1404, and this brake '12 is connected to the stator support part 4.
An air cylinder (path shown) provided on the stator 24 supported by the shaft 119 causes the brake pad (path shown) to protrude in a direction parallel to the axis 1A.
The shaft 1A is braked by the frictional resistance between the brake pad and the rotary disc 25 by contacting the opposing surfaces of the rotating discs 25 and 25 that rotate together with the shaft 1A. Further, the rotating disk 25 is attached via bolts 27 to a boss 26 fixed to the shaft 1A via a key or the like, and the surface of the rotating disk 25 promotes dissipation of frictional heat generated during braking. 28 fins for
There are many.

前記検出部材21は、固定子24が回転ディスク25を
制動する際の反力によって弾性変形する板状部@29と
、該板状部材29の基端部をボルト30を介してケーシ
ング17に固定する取付は部材31ど、板状部材29の
先端部を連結ボルト22に連結させる連結部材32とか
ら構成されている。そして、前記板状部材29の変形は
、抵抗線歪ゲージ、差動トランス、圧電素子などのセン
サSによって電気信号に変換されて、制御装@13に入
力されるようになっている。
The detection member 21 includes a plate-shaped portion @ 29 that is elastically deformed by a reaction force when the stator 24 brakes the rotating disk 25, and a base end portion of the plate-shaped member 29 is fixed to the casing 17 via a bolt 30. The attachment is made up of members 31 and a connecting member 32 that connects the tip of the plate-like member 29 to the connecting bolt 22. The deformation of the plate-shaped member 29 is converted into an electrical signal by a sensor S such as a resistance wire strain gauge, a differential transformer, or a piezoelectric element, and is input to the control device @13.

さらに、前記固定子支持部材19は、第4図に示すよう
に、周方向4箇所で固定子24を支持しており、ブレー
キパッドを回転ディスク25に接触させる際の軸1Aと
平行な方向への力に耐え得る剛性を有している。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the stator support member 19 supports the stator 24 at four locations in the circumferential direction, and in the direction parallel to the axis 1A when bringing the brake pad into contact with the rotating disk 25. It has the rigidity to withstand the force of.

以上のように構成されたトルクセンサにおいては、制動
時に発生する軸方向への荷重が固定子支持部材19に支
持されるとともに、軸1Aを中心とする回転トルクが検
出部材21に集中することになり、したがって、軸1A
に加わるトルクが検出部材21の変形量としてセンサに
検出される。
In the torque sensor configured as described above, the axial load generated during braking is supported by the stator support member 19, and the rotational torque about the shaft 1A is concentrated on the detection member 21. Therefore, axis 1A
The torque applied to is detected by the sensor as the amount of deformation of the detection member 21.

そして、このトルクセンサを利用したシートカッター、
ワインダー等においては、従来がら使用されていたセン
シングロールなどの張力検出手段を別個に設けることな
く、アンリールスタンドに必須のブレーキ装置とセンサ
とを一体として利用し容易に張力制御を行なうことがで
きる。
A sheet cutter using this torque sensor,
In winders, etc., the tension can be easily controlled by using the brake device and sensor that are essential to the unreel stand as a single unit, without having to separately install tension detection means such as sensing rolls that have been used in the past. .

次いで、第6図および第7図は本発明の他の実施例を示
すもので、軸1Bと一体回転するブレーキディスク24
にブレーキパッド25を当接させて前記軸を制動するブ
レーキにおいて、複数のブレーキパッド25を、軸1B
に回動自在に設けた円盤状の固定子26に支持させると
ともに、該固定子26と架台27との間をコイルばねな
どの弾性部材28によって連結して、固定子26の反力
に応じて弾性部材28を変形させ、固定子26と一体に
回転するアーム29の変位量を差動トランスなどのセン
サS′によって電気信号に変換してトルクを検出するよ
うにしたものである。
Next, FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the present invention, in which a brake disc 24 rotates integrally with the shaft 1B.
In a brake that brakes the shaft by bringing brake pads 25 into contact with
The stator 26 is supported by a disc-shaped stator 26 that is rotatably provided, and the stator 26 and the pedestal 27 are connected by an elastic member 28 such as a coil spring. Torque is detected by deforming the elastic member 28 and converting the amount of displacement of the arm 29, which rotates together with the stator 26, into an electrical signal by a sensor S' such as a differential transformer.

なお、前記化の実施例の弾性部材28に代えて、例えば
流体圧シリンダを使用し、この流体圧シリンダの変位量
をシリンダ内圧変化の圧力信号として検出するようにし
てもよい。
Incidentally, instead of the elastic member 28 of the embodiment described above, for example, a fluid pressure cylinder may be used, and the amount of displacement of this fluid pressure cylinder may be detected as a pressure signal of a change in the cylinder internal pressure.

また、本発明の技術は、前記一実施例の方式のブレーキ
に限定されるものではなく、軸と一体に回転する回転子
と該回転子に接触してこれを制動する固定子とを備えた
種々の方式のブレーキに適用し得るのはもちろんである
Further, the technique of the present invention is not limited to the brake of the method of the above-described one embodiment, but includes a rotor that rotates integrally with the shaft and a stator that contacts the rotor and brakes it. Of course, the present invention can be applied to various types of brakes.

以上の説明で明らかなように、本発明は、ブレーキの回
転子に当接してこれを制動する固定子の支持部材に生ず
る反力を、前記固定子に加わる荷重の変化量としてこれ
を検出したとえば電気信号に変換して軸トルクを検出す
ることを特徴とするもので、スリップリング、回転トラ
ンスなどを使用することなく、トルクに比例する信号を
取り出すことができ、前記スリップリング等を使用する
場合に問題となっていたノイズの混入を防止し、かつメ
インテナンスの労力を軽減することができるという効果
を有する。さらに、本発明は、ブレーキによる制動が行
なわれる種々の回転軸に広く適用することができるとい
う効果を奏する。
As is clear from the above description, the present invention detects the reaction force generated in the support member of the stator that comes into contact with the rotor of the brake to brake it, as the amount of change in the load applied to the stator. For example, it is characterized by detecting shaft torque by converting it into an electric signal, and it is possible to extract a signal proportional to torque without using a slip ring, a rotating transformer, etc., and using the slip ring, etc. This has the effect of preventing noise from entering, which would otherwise be a problem, and reducing maintenance effort. Furthermore, the present invention has the advantage that it can be widely applied to various rotating shafts on which braking is performed.

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

第1図はトルクセンサの一従来例の構成説明図、第2図
ないし第5図は本発明をアンリールスタンドに適用した
一実施例を示すもので、第2図は測定原理の説明図、第
3図は断面図、第4図は第3図IV −IV線に沿う矢
視図、第5図は第4図v−v線に沿う矢視図、第6図お
よび第7図は本発明をアンリールスタンドに適用した他
の実施例を示すもので、第6図は側面図、第7図は正面
図である。 1A・・・・・・軸、5・・・・・・アンリールスタン
ド、6・・・・・・巻取りロール、11・・・・・・ト
ルクセンサ、12・・・・・・ブレーキ、13・・・・
・・制御装置、19・・・・・・固定子支持部材、21
・・・・・・検出部材、24・・・・・・ブレーキディ
スク、25・・・・・・ブレーキパッド、26・・・・
・・固定子、28・・・・・・弾性部材。 第1図 第6図 第7図
Fig. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional example of a torque sensor, Figs. 2 to 5 show an embodiment in which the present invention is applied to an unreel stand, and Fig. 2 is an explanatory diagram of the measurement principle. 3 is a sectional view, FIG. 4 is a view taken along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is a view taken along the line v-v in FIG. Another embodiment in which the invention is applied to an unreel stand is shown, in which FIG. 6 is a side view and FIG. 7 is a front view. 1A...shaft, 5...unreel stand, 6...take-up roll, 11...torque sensor, 12...brake, 13...
...Control device, 19...Stator support member, 21
...Detection member, 24...Brake disc, 25...Brake pad, 26...
...Stator, 28...Elastic member. Figure 1 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 軸と一体に回転する回転子と、該回転子に当接して摩擦
抵抗により前記軸を制動する固定子と、前記回転子の回
転方向への固定子の移動を規制する検出部材とから構成
され、前記検出部材に前記固定子が制動動作を行なう際
の反力を検出する検出部と、該検出部に作用する反力に
比例する信号を出力するセンサとを設けたことを特徴と
するトルクセンサ。
It is composed of a rotor that rotates together with the shaft, a stator that comes into contact with the rotor and brakes the shaft by frictional resistance, and a detection member that restricts movement of the stator in the rotational direction of the rotor. , wherein the detection member is provided with a detection section that detects a reaction force when the stator performs a braking operation, and a sensor that outputs a signal proportional to the reaction force acting on the detection section. sensor.
JP21889083A 1983-11-21 1983-11-21 Torque sensor Pending JPS60111128A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50117473A (en) * 1974-02-05 1975-09-13

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50117473A (en) * 1974-02-05 1975-09-13

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