JPS60159622A

JPS60159622A - 回転軸のトルク測定装置

Info

Publication number: JPS60159622A
Application number: JP1579384A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hirai; 平井　謙次
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1985-08-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は回転中の回転軸に加わるトルク全測定する回転
軸のトルク測定装置に関する。

従来、この積のトルクの測定にあっては、第１図及び第
２図に示すものが、夫々使用されている。

先ず、第１図について説明すると、回転軸（１）（駆動
源及び負荷は夫々示していない）に対して、所定の距離
ｔｒｔ保持して一対の歯車（２ａ）及び（２ｂ）を取付
け、これに夫々電磁コイル等を有するノクルス発生子（
３ａ）及び（３ｂ）　ｋ対向させ、回転軸（１）の回転
に伴って、夫々のパルス回路（４ａ）及び（４ｂ）より
夫々パルスを得るようにし、央々のパルスの位相関係（
一方の／ＩＰルスの他方のパルスに対する時間遅れ）を
位相比較器（５）によシ検出することによシ、一対の歯
車（２ａ）及び（２ｂ）を取付けた位置における回転軸
（１）のねじれ即ち回転軸（１）のトルクを測定するこ
とができる。

しかしこの場合は、一対の歯車（２ａ）　ＥＪび（２ｂ
）間即ちｔの値會比鮫的大卆く、例えば１ｍ以上に選ば
なければ精密な測定が出来ず、よって比較的短い回転軸
全使用している場合には適中できない欠点があった。

第２図は従来装置の他の例であり、回転軸（１１上のほ
ぼ対向する２点間に距離ｔを保持して支持体（６ａ）及
び（６ｂ）　ｋ取付け、これら間に＆（７）ｔ−差し渡
し、この橋（７）上にストレングージ（８）を貼着して
取付けてあシ、負荷が加わったときの橋（７）の歪み即
ちストレングージ（８）の歪により、回転軸（１）のト
ルクを測定している。この場合は、距離ｔは３０ａ程度
あれば測定可能であるが、長網の使用によシ、このスト
レングージ（８）が橋（７）より剥離してしまう欠点が
あった。

本発明は従来のこれらの欠点を回避し、且つ周囲の雰囲
気（例λば温度等）の影響を受けないトルクの測定装晋
を提供したものである。

第３図以下について本発明による装置の一例を説明する
と、（１）は上述と同様の回転軸である＠本発明においては、回転軸（１）の軸心を中心として、
その対称位−に一対のトルク検知子（１０ｍ）及び（１
０ｂ）を設けるものである。これらのトルク検知子’（
１０ａ）及び（１０ｂ）は互に同一に構成することがで
きるので、一方のトルク検知子（１０ｍ）について説明
する。尚、第３図は平面図、第４図はその側面図、第５
図は第４図のＡ−Ａ線上の断面図である。

即ち上述した回転軸（１］上に距離ｔを保持して一対の
支持体（ｌ１ｍ）及び（ｌｌｂ）を取付ける。この支持
体（ｌ１ｍ）及び（ｌｌｂ）は、図示するように回転軸
（１）上にちょうど嵌合するように環状に形成するもの
で、回転軸（１）への取付けには、これらを鉄等の金属
材料で形成する場合には、溶接により取付けることがで
きる。

これら支持体（ｌ１ｍ）及び（ｆｌｂ）に対して夫々一
対のアーム（１２ａ）及び（１２ｂ）を、回転軸（１）
Ｑ−）延長方向に沿って延長するように取付け、それら
の先端を互に近接させ、それらの先端にトルク検出子（
１０ｍ）を取付けるものである。

この検出子（１０ａ）としては、ｆｆ、４図に示すよう
に、一方のアーム（１２ｂ）にはコア（図示例でけＥ字
形コア）α４にコイル（イ）を巻装したものを取付け、
他方のアーム（１２ａ）にけ磁性片αＱを取付けて構成
することができる。尚アーム（１２ａ）及び（１２ｂ）
は鉄等の磁性材料又は金網材料で形成することができる
が、必！’に応じて樹脂材料によっても形成することか
できる。そしてアーム（１２ｍ）を磁性材料にて形成し
た場合には、上述した磁性片αＱを省略できる。他方の
トルク検出子（１０ｂ）も同様に形成する。

（１７ａ）は発振器でおって、回転軸（１）上に取付け
、これと一体となって回転する。この場合、上述した検
出子（１０ａ）のコイル（ト）がとの発振器（１７ｍ）
の発振周波数を決める要素をなしている。（１７ｂ）も
同じ発振器であって、検出子（１０ｂ）に関連している
。尚これら発振器（１７ａ）及び（１７ｂ）よシの発振
周波数を夫々ｆ８及びｆｂとする。

α→はミキサ、（イ）は送信機であって、これらも回転
軸（１）に夫々一体に取付けられてこれと一体に回転す
るようになされておシ、発振器（１７ｍ）及び（１７ｂ
）よシの発振信号がミキサα呻に供給されてここにおい
てｆａ　ｆｂの計算がなされ、その誤差周波数（周波数
偏差）Δｆに基ずく信号が送信機（６）に供給され、こ
れが無線周波数（Ｎ号となって、電波伝播される。

よって今、回転軸（１）が無負荷によ多回転していると
き、両発振器（１７ｍ）及び（１７ｂ）よシの発振周波
数ｆａ及びｆｂ、をｆ、＝ｆｂとなるように設定して置
くものとする。この状態で回転軸（１）に負荷が加わる
と、これにねじれを生ずるので、検出子（１０ｍ）では
、例えば一対のアーム（１２ａ）及び（１２ｂ）の対向
面間が大となり、他方９検出子（１０ｂ）では一対ノア
ーム（１２ｍ）及び（１０ｂ）の対向面間が小となり、
よって一方ではコイル（至）のインダクタンスが小とな
シ、他方では大となる。

これに伴い、発振器（１７ａ）及び（１７ｂ　）の発振
周波数ｆａ及び九は、一方は高くなり、他方は低く（ｆ
ｌＬ＞ｆｂ）となる。よってミキサＱＥ＆よりその差／
ａ−ｆｂ　＝Δｆが得られ、送信機（至）より送信され
る。

よってこれを適当な受信機で受信することにより、周波
数偏差Δｆｔ知ることができ、これにより回転軸（１）
のトルクを知ることができる。尚この場合は、送信機α
呻も回転軸（１）と一体に回転するので、いわゆる無接
触によるトルクの測定が可能となる。

尚、他の例として、送信機（至）を省略し、ミキサθｅ
よシの出力音、回転軸（１）に取付けたスリップリング
（図示せず）によシ取出し、周波数偏差Δｆ音測定する
こともできる。

更にイ９１１の例として、検出子（１０ａ）及び（１０
ｂ）として、図示しないが、一対のアーム（１２ａ）及
び（１２ｂ）　ｋ夫々金属材料で形成し、そのいずれか
一方全夫々回転軸（１）とけ電気的に絶、縁して互に対
向する電極即ちコンデンサ全形成し、回転軸のねじれの
変化音、電極問答１の変化として検出し、上述と同様に
発振器（１７ａ）及び（１７ｂ）の周波数ｆＩＬ及びｆ
ｂを差動的に変化させてその周波数変化より同様に回転
軸（１）のトルクを測定することができる。

この場合も、送信機（樽全使用して電波伝播によりトル
クを測定することもできるのは勿論、上述した如くスリ
ップリングを使用してこれより信号を取出し、トルク測
定することもできる。

以上曲間した本発明によれば、トルク検出子（１０ａ）
及び（ｉｏｂ）として、インダクタンスの変化又はキャ
パシタンスの変化を検出する手段を使用したので、これ
らの検出子（１０ｍ）　（１０ｂ）として無接触的な構
成全使用でき、従来のストレングージ會使用する等の剥
離離脱を生ずるが如き欠点を回避することができる。又
本発明においては、一対の検出子（１０ａ）　（ｌｏｂ
）　ｋ、回１軸（１）全中心として対称位ｉに設けであ
るので、これらが互に差動的に動作し、即ち一方の発振
器（１７ａ）の周波数ｆａが高くなるとき、他方のそれ
ｆｂは低くなり、よって、回転軸（１）のわずかなトル
ク変化が、検出出力Δｆの大きな変化となって得られる
ので、精度の高い検出出力を得ることができる。

更に両弁振器（１７ｍ）及び（１７ｂ）における検出子
（１０ａ）及び（１０ｂ）における間隔の変化一対する
発振器（１７ａ）及び（１７ｂ）の発振周波数７’ａ及
びｆｂの変化の特性を見ると、これらは曲線（実＃　）
（２０ａ）及び（２０ｂ）の如くリニアな特性ではない
。しかし乍らこれらは、基点全中心として互に対称関係
な特性にあるので、結局画特件は相俟って一点鎖紳ｅ力
にて示す如きリニアな特性となる。即ち、本発明によれ
ば、回転軸（１）のねじれに対して、リニアに変化する
信号が得られ、何ら補正をなす必要がない。

又、周囲の雰囲気（温度等）が変化した場合にあっては
、夫々の検出子（１０ａ）及び（１０ｂ）又は発振器（
１７ａ）及び（１７ｂ）の発振条件が共に同枦に変化す
るので（例えばｆａが高くなるときはｆｂも高くなる）
、ミキサ０υにおける計算の結果、ｆＩＬ−ｆｂ＝Δｆ
には何ら影響されない。即ち周囲のｙ囲気に影響される
ことのない測定をなし得る特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、夫々従来のトルク測定装しの実施
例を示す路線的側面図、第３図は本発明によるトルク測
定装置の一例全示す路線的平面図、第４図はその路線的
側面図、第５図は第４図のＡ−入線上の断面図、第６図
は動作の説明の為の特性曲線図である。（１）は回転軸、（１０ａ）　（１０ｂ）はトルク検出
子、（１７ａ）　（１７ｂ）は発振器、αｌはミキサで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

回転軸に対して所定の距離全保持して一対の環状をなす
支持体を取付け、該一対の支持体に対し、上記回転軸の
軸心を中心として対称となる位置に一対のトルク検出子
を取付けてなり、該夫々のトルク検出子は、上記一対の
支持体に夫々取付けられて回転軸に沿って延長し、先端
が互に近接されてなる一対のアームの先端に取付けられ
、上紀一対のアームの先端間の間隔の変化をインダクタ
ンス又はキャノクシタンスの変化として検知する手段よ
りなシ、該一対のトルク検出子に基ずいて得られる夫々
の発振周波数の差を検出するようにしたことを特数とす
る回転軸のトルク測定装置。