JPS6017329A - ボ−リング機のトルク測定装置 - Google Patents
ボ−リング機のトルク測定装置Info
- Publication number
- JPS6017329A JPS6017329A JP12578383A JP12578383A JPS6017329A JP S6017329 A JPS6017329 A JP S6017329A JP 12578383 A JP12578383 A JP 12578383A JP 12578383 A JP12578383 A JP 12578383A JP S6017329 A JPS6017329 A JP S6017329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- rod
- horizontal shaft
- load cell
- thrust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
- G01L3/1464—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams
- G01L3/1471—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams using planet wheels or conical gears
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
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。
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、スピンドルタイプのポーリング機で地盤の掘
さくを行なう場合に、掘さく用ロッドの回転トルクを測
定するためのポーリング機のトルク測定装置に関するも
のである。
さくを行なう場合に、掘さく用ロッドの回転トルクを測
定するためのポーリング機のトルク測定装置に関するも
のである。
ポーリング機で地盤の掘さくを行なうには掘さく用ロッ
ド先端にビットを装着して、ロッドを回転せしめつつ給
進力を与えるのであるが、掘さくを能率良く行なうため
にはロッドの回転トルクを測定することが不可欠な条件
であった。
ド先端にビットを装着して、ロッドを回転せしめつつ給
進力を与えるのであるが、掘さくを能率良く行なうため
にはロッドの回転トルクを測定することが不可欠な条件
であった。
従来のトルク測定装置は第１図に示す如＜イＢわい式ト
ルク計１をモーター２と減速機４との間に設けたもので
、モーター２の駆動力はカップリングｌａ、ｌｂで結合
された磁わい式トルク計１、クラッチ３、減速機４を経
て、ギヤーケース５に内装され置数段の歯車を介して横
軸′６に伝達され、該横軸６一端のベベル歯車７ａを回
転せしめ、これと噛み合ったベベル歯車７ｂが回転する
ことによりスピンドル８が回転シフ、これに挿通、（［
す持されたロッド９を回転せしめると同時に図示しない
給進シリンダーによりロッド９を給進せしめて地盤を掘
さくするものである。
ルク計１をモーター２と減速機４との間に設けたもので
、モーター２の駆動力はカップリングｌａ、ｌｂで結合
された磁わい式トルク計１、クラッチ３、減速機４を経
て、ギヤーケース５に内装され置数段の歯車を介して横
軸′６に伝達され、該横軸６一端のベベル歯車７ａを回
転せしめ、これと噛み合ったベベル歯車７ｂが回転する
ことによりスピンドル８が回転シフ、これに挿通、（［
す持されたロッド９を回転せしめると同時に図示しない
給進シリンダーによりロッド９を給進せしめて地盤を掘
さくするものである。
しかして、磁わい式トルク計の特性として、軸のねじり
角を大きく［７て、ねじり磁わい効果を犬にする必要が
あるので、軸の細い箇所、即ち高速回転の箇所に設ける
必要がある。そのため前述の如く減速機４の手前に設け
るので、ロッド９の回転トルクが一定であっても変速比
の相違により表示されるトルクが異なった値となる。
角を大きく［７て、ねじり磁わい効果を犬にする必要が
あるので、軸の細い箇所、即ち高速回転の箇所に設ける
必要がある。そのため前述の如く減速機４の手前に設け
るので、ロッド９の回転トルクが一定であっても変速比
の相違により表示されるトルクが異なった値となる。
又、磁わい式トルク計は第２図に示す如き構造でＷｅｒ
ｔｈｅｉｍとして知られるねじり磁わい効果をトルク検
出部に用いている。つまり、縦軸方向に磁化された磁わ
い管１３をねじることにより、円周方向に磁束を生じる
現象を利用している。故に縦方向に磁化を行なうには上
記磁わい管１３の外径にそって磁化コイル１４を巻きつ
け、高周波電流を流すことにより励磁される。この状態
で上記磁わい管にねじりを与えると円周方向に磁速を生
じるので上記磁わい管１３の長さ方向に沿って検出コイ
ル１５を巻きつけておき、その磁束を検出する。磁化及
び磁束を検出するには、第２図の如く電磁カップリング
１６ａ、１６ｂを使用するか、スリップリングを使用す
る。電磁カップリング１６ａ、１６ｂからはコネクター
１７ａ、１７ｂを通って図示しない外部の指示増中計に
接続される。１８ａ、１８ｂはベアリングで、ケーシン
グ１９を固定し、トルク管２０が回転する。以上の如く
磁わい式トルク計はケーシング内をトルク管がベアリン
クに支持されて回転する構造なので故障し易く、さらに
磁わい管は断面積が小さいので破損し易いという欠点が
あった。
ｔｈｅｉｍとして知られるねじり磁わい効果をトルク検
出部に用いている。つまり、縦軸方向に磁化された磁わ
い管１３をねじることにより、円周方向に磁束を生じる
現象を利用している。故に縦方向に磁化を行なうには上
記磁わい管１３の外径にそって磁化コイル１４を巻きつ
け、高周波電流を流すことにより励磁される。この状態
で上記磁わい管にねじりを与えると円周方向に磁速を生
じるので上記磁わい管１３の長さ方向に沿って検出コイ
ル１５を巻きつけておき、その磁束を検出する。磁化及
び磁束を検出するには、第２図の如く電磁カップリング
１６ａ、１６ｂを使用するか、スリップリングを使用す
る。電磁カップリング１６ａ、１６ｂからはコネクター
１７ａ、１７ｂを通って図示しない外部の指示増中計に
接続される。１８ａ、１８ｂはベアリングで、ケーシン
グ１９を固定し、トルク管２０が回転する。以上の如く
磁わい式トルク計はケーシング内をトルク管がベアリン
クに支持されて回転する構造なので故障し易く、さらに
磁わい管は断面積が小さいので破損し易いという欠点が
あった。
本発明は上述［７た事情に鑑みてなされたもので、ヌビ
ンドルタイプのポーリング機のロッドを挿通、掴持して
、回転、給進せしめるスピンドルと、二対のベベル歯車
を介して歯合し、上記スピンドルに対し直角に延在する
横軸端にスラストベアリングを介して圧縮用ロードセル
全役けると共に、上記横軸をラジアルベアリン、グでロ
ードセル方向に移動可能に支持することによシ、ロッド
の回転トルクをベベル歯車による横軸のスラスト荷重に
変換し、該横軸端に設けたロードセルにかかる圧縮荷重
を検出することにより、ロッドの回転トルクをめんとす
るものである。
ンドルタイプのポーリング機のロッドを挿通、掴持して
、回転、給進せしめるスピンドルと、二対のベベル歯車
を介して歯合し、上記スピンドルに対し直角に延在する
横軸端にスラストベアリングを介して圧縮用ロードセル
全役けると共に、上記横軸をラジアルベアリン、グでロ
ードセル方向に移動可能に支持することによシ、ロッド
の回転トルクをベベル歯車による横軸のスラスト荷重に
変換し、該横軸端に設けたロードセルにかかる圧縮荷重
を検出することにより、ロッドの回転トルクをめんとす
るものである。
以下、第３図ないし第５図に基づいて本発明のトルク測
定装置を説明する。第３図は本発明の一実施例を示すト
ルク測定装置の断面図、第４図ｆａ）は圧縮用ロードセ
ルの正面図、第４図＋ｂ）は同平面図、第５図は本発明
のトルク測定装置の原理の説明図でおる。第３図は、従
来例の第１図に鎖線で囲んだＡの部分に相当する本願発
明の一実施例を示し、一対の平歯車２２ａ、２２ｂより
手前の動力伝達Ｖ、構は磁わい式トルク計１を除いた、
第１図と同じである。第３図において、２３ａはロッド
が挿通、掴持されたスピンドルに装着した一方のベベル
歯車、２３ｂはこの歯車と噛み合う他方のベベル歯車、
２５ａ、２５ｂは横軸２４を支持するラジアルベアリン
グで、ラジアルベアリング２５ａには内輪両つば付、外
輪片つば付単列ローラーベアリング、ラジアルベアリン
グ２５ｂには内輪つげなし、外輪つば付単列ローラーベ
アリングを用いることにより、横軸２４を圧縮用ロード
セル２６方向にのみ移動可能に支持している。２７は軸
方向のスラストを伝えるスラストベアリング２８は軸方
向のギャップをなくするためのスプリング、２９は圧縮
用ロードセル２６にスラスト荷重を伝えるプレート、２
２ａ、２２ｂはモーターからの動力を伝達する平歯車で
、これよシ手前のモーター迄の構成は第１図の磁わい式
トルク計を除き第１図と同じでおる。圧縮用ロードセル
２６は、第４図に示す如き形状で、２６ａは図示しない
外部の指示増中計に接続するケーブルである。
定装置を説明する。第３図は本発明の一実施例を示すト
ルク測定装置の断面図、第４図ｆａ）は圧縮用ロードセ
ルの正面図、第４図＋ｂ）は同平面図、第５図は本発明
のトルク測定装置の原理の説明図でおる。第３図は、従
来例の第１図に鎖線で囲んだＡの部分に相当する本願発
明の一実施例を示し、一対の平歯車２２ａ、２２ｂより
手前の動力伝達Ｖ、構は磁わい式トルク計１を除いた、
第１図と同じである。第３図において、２３ａはロッド
が挿通、掴持されたスピンドルに装着した一方のベベル
歯車、２３ｂはこの歯車と噛み合う他方のベベル歯車、
２５ａ、２５ｂは横軸２４を支持するラジアルベアリン
グで、ラジアルベアリング２５ａには内輪両つば付、外
輪片つば付単列ローラーベアリング、ラジアルベアリン
グ２５ｂには内輪つげなし、外輪つば付単列ローラーベ
アリングを用いることにより、横軸２４を圧縮用ロード
セル２６方向にのみ移動可能に支持している。２７は軸
方向のスラストを伝えるスラストベアリング２８は軸方
向のギャップをなくするためのスプリング、２９は圧縮
用ロードセル２６にスラスト荷重を伝えるプレート、２
２ａ、２２ｂはモーターからの動力を伝達する平歯車で
、これよシ手前のモーター迄の構成は第１図の磁わい式
トルク計を除き第１図と同じでおる。圧縮用ロードセル
２６は、第４図に示す如き形状で、２６ａは図示しない
外部の指示増中計に接続するケーブルである。
ロードセルとは銅とニッケルの合金線でできたストレン
ゲージをバイスロッド等には９つけたもので、上記合金
線が引張又は圧縮により断面積が変化して抵抗が変るこ
とを利用したものである。上記ロードセルに電圧をかけ
、その電圧の変化により荷′ＴＬを測定する。
ゲージをバイスロッド等には９つけたもので、上記合金
線が引張又は圧縮により断面積が変化して抵抗が変るこ
とを利用したものである。上記ロードセルに電圧をかけ
、その電圧の変化により荷′ＴＬを測定する。
ポーリングを行なう際、ロッドに回転トルクが発生する
と同時に、一対のベベル歯車２３ ａ、２３ｂにより、
歯に加わる力の分力が軸圧として現われ横軸２４を圧縮
用ロードセル２６方向に押すスラスト荷重が発生するが
、上記横軸はベアリング２５ａ、２５ｂにより圧縮用ロ
ードセル方向にのみ移動可能に支持されているので、上
記スラスト荷重はスラストベアリング２７に伝達され、
プレート２９を介して圧縮用ロードセル２６を圧縮する
。スプリング２８は軸方向のギャップをなくして横軸２
４の移動が直ちに圧縮用ロードセル２６に伝達されるよ
うにしたものである。
と同時に、一対のベベル歯車２３ ａ、２３ｂにより、
歯に加わる力の分力が軸圧として現われ横軸２４を圧縮
用ロードセル２６方向に押すスラスト荷重が発生するが
、上記横軸はベアリング２５ａ、２５ｂにより圧縮用ロ
ードセル方向にのみ移動可能に支持されているので、上
記スラスト荷重はスラストベアリング２７に伝達され、
プレート２９を介して圧縮用ロードセル２６を圧縮する
。スプリング２８は軸方向のギャップをなくして横軸２
４の移動が直ちに圧縮用ロードセル２６に伝達されるよ
うにしたものである。
上記の如く、掘さく用ロッドを回転せしめる際のロッド
のトルクにより横軸２４に発生するスラスト荷重の計算
式は次の通りである。（第５図参照）Ｗ＝Ｆｔｍθ ｘ
ｓｆｎα・・・・・・・・・・・直ＩＩ担し、Ｗ：横
軸にかかるスラスト荷重（Ｋ７）Ｆ：ベベル歯車の噛合
部に作用する接線力（Ｋ９）Ｆ＝−− １ θ：ベベル歯車の圧力角（度） α：ピッチ円錐角（度） α＝ｔａｎ − ２ ｒｌ、ｒ２ ｍベベル歯車のピッチ円半径（ｔｒＬ）Ｔ
Ｏ：掘さく用ロッドにかかるトルク（ＫクーｆｒＬ）上
記（１）式において、−例としてｒ１＝ Ｏ，ｌ 、ｒ
２＝０．１７６、Ｔｈ＝１２５０ θ＝２０とすると、
−“０１ １２５０ ｆｆ：ｔａｎ！＝＝２９．５ Ｆ＝百Ｂ＝７，１００従
ってＷ＝ ７１００ Ｘｔａｎ２（１’ｘｓｉｎ２９．
６°＝１２７６（Ｋｆ）即ち、この例の場合、ロッドに
かかるトルクが１．２５０に７−ｍであるとすると、横
軸ＶＣＦｉ、１２７６匂のスラスト荷重が生じる。
のトルクにより横軸２４に発生するスラスト荷重の計算
式は次の通りである。（第５図参照）Ｗ＝Ｆｔｍθ ｘ
ｓｆｎα・・・・・・・・・・・直ＩＩ担し、Ｗ：横
軸にかかるスラスト荷重（Ｋ７）Ｆ：ベベル歯車の噛合
部に作用する接線力（Ｋ９）Ｆ＝−− １ θ：ベベル歯車の圧力角（度） α：ピッチ円錐角（度） α＝ｔａｎ − ２ ｒｌ、ｒ２ ｍベベル歯車のピッチ円半径（ｔｒＬ）Ｔ
Ｏ：掘さく用ロッドにかかるトルク（ＫクーｆｒＬ）上
記（１）式において、−例としてｒ１＝ Ｏ，ｌ 、ｒ
２＝０．１７６、Ｔｈ＝１２５０ θ＝２０とすると、
−“０１ １２５０ ｆｆ：ｔａｎ！＝＝２９．５ Ｆ＝百Ｂ＝７，１００従
ってＷ＝ ７１００ Ｘｔａｎ２（１’ｘｓｉｎ２９．
６°＝１２７６（Ｋｆ）即ち、この例の場合、ロッドに
かかるトルクが１．２５０に７−ｍであるとすると、横
軸ＶＣＦｉ、１２７６匂のスラスト荷重が生じる。
以上詳細に説明した如く、本発明のトルク測定装置によ
れば、 ■ 変速との関係がないので、指示計の目盛が簡単で読
み誤りが々い。
れば、 ■ 変速との関係がないので、指示計の目盛が簡単で読
み誤りが々い。
■ ロードセルがロッドに近い箇所にあるので途中の歯
車の噛み合いによる摩擦ロスが少なく検出値が安定する
。
車の噛み合いによる摩擦ロスが少なく検出値が安定する
。
■ ロードセルは磁わい式トルク計に比べて回転部分や
コイル等がないので小型で故障が少ない。
コイル等がないので小型で故障が少ない。
■ 磁わい式トルク計の場合、磁わい管やベアリング等
が破損するとポーリング機の運転に支障を来たすがロー
ドセルの場合は支障なく運転できる。
が破損するとポーリング機の運転に支障を来たすがロー
ドセルの場合は支障なく運転できる。
等の効果を奏する。
第１図は、従来の磁わい式トルク計を装着したスピンド
ルタイプのポーリング機の一部断面した側面図、第２図
は磁わい式トルク計の断面図、第３図は、本発明の−・
実施例ｉ示すトルク測定装置の断面図、第４図（ａ）は
圧縮用ロードセルの正面賊第４図（ｂ）は同平面図、第
５図は本発明のトルク測定装着の原理説明図である。 ６、２４ ・、−・・横軸、７ａ、 ７ｂ、 ２３ａ、
２３ｂ−−−−ベベル歯車、８・・・・・・スピンド
ル、９・・・・・・ロッド、２５ａ、 ２５ｂ・・曲ラ
ジアルベアリング、２６・・・・・・圧縮用ロードセル
、２７・・・・・・ストラストベアリンク特許 出 願
人 鉱研試錐工業株式会社代理人 弁理士 佐 藤
英 昭
ルタイプのポーリング機の一部断面した側面図、第２図
は磁わい式トルク計の断面図、第３図は、本発明の−・
実施例ｉ示すトルク測定装置の断面図、第４図（ａ）は
圧縮用ロードセルの正面賊第４図（ｂ）は同平面図、第
５図は本発明のトルク測定装着の原理説明図である。 ６、２４ ・、−・・横軸、７ａ、 ７ｂ、 ２３ａ、
２３ｂ−−−−ベベル歯車、８・・・・・・スピンド
ル、９・・・・・・ロッド、２５ａ、 ２５ｂ・・曲ラ
ジアルベアリング、２６・・・・・・圧縮用ロードセル
、２７・・・・・・ストラストベアリンク特許 出 願
人 鉱研試錐工業株式会社代理人 弁理士 佐 藤
英 昭
Claims (1)
- 掘さく用ロッドを挿通、掴持するスピンドルと、該スピ
ンドルと直角に配設した横軸の一端とに、互いに噛み合
う一対のベベル歯車を装着したスピンドルタイプのポー
リング機４において、上記横軸を他端方向にのみ移動可
能にラジアルベアリングで支持すると共に、上記他端に
スラストベアリングを介して圧縮用ロードセルを設けた
ことを特徴とするポーリング機のトルク測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12578383A JPS6017329A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | ボ−リング機のトルク測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12578383A JPS6017329A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | ボ−リング機のトルク測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017329A true JPS6017329A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14918737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12578383A Pending JPS6017329A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | ボ−リング機のトルク測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017329A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005806A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Moventas Oy | Measuring apparatus in connection with a gear |
| JP2013156230A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Minebea Co Ltd | トルク変換器 |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP12578383A patent/JPS6017329A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005806A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Moventas Oy | Measuring apparatus in connection with a gear |
| JP2013156230A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Minebea Co Ltd | トルク変換器 |
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