JPS6038205Y2 - 密閉型トルク・スラスト測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案は圧力をもつ雰囲気例えば水中に存在する負荷駆動
用回転軸のトルクやスラストなどを水圧の変化などに影
響されることなく正確に測定できる、密閉型トルク・ス
ラスト測定装置に関するものである。

回転軸のトルクやスラストを測定する場合、検出器とし
て例えばストレンゲージが用いられるが、これらの検出
器は加えられた力に比例した電気出力を得るための電気
回路を備えている。

従つてその動作が阻害されるような雰囲気、例えば水中
において回転する軸のトルクなどの検出のように、測定
装置を水中に位置させなければならない場合には、検出
器を水から遮断してやる必要がある。

そこで従来第１図に示す断面側面図の如き密閉型の測定
装置が用いられている。

第１図において１はケース、２は駆動側軸、３はトルク
検出器例えばストレンジゲージ、４はスラストに対して
自由な機構を備えたカップリング、５は負荷側軸、６お
よび７は防水用シールで、ケース１の両端部と駆動側軸
２および負荷側軸５間に介在して水の浸入を防ぐ。

８はころがり軸受で、駆動側軸２を支承する。

９はスリップリング、１０は防水コネクタで、スリップ
リング９は駆動側軸２と共に回転するトルク検出器３の
電気出力を取出して防水コネクタ１０に接続し、ここに
接続された図示しない防水ケーブルを介して測定器に供
給する。

１１はメタル軸受で、軸のスラストに対して自由となる
ように負荷側軸５を支承する。

１２はスラスト伝達機構、１３は連結体、１４はスラス
ト検出器例えばストレンゲージで、スラスト伝達機構１
２は軸の回転を妨げることなく、軸のスラストのみを連
結体１３を介してスラスト検出器１４に加える。

そしてその電気出力は上記した防水コネクタ１０に接続
され、上記した防水ケーブルを用いて測定器に接続され
る。

この装置は駆動源側に結合された駆動側軸２の回転力が
、トルク検出器３、カップリング４を介して負荷に接続
された負荷側軸５へと伝達されることにより、トルク検
出器３によって図中矢印Ａに示すトルクＴ、を検出でき
、またこのとき負荷側軸５に伝わる図中矢印Ｂに示すス
ラストＴ２をスラスト検出器１４により検出できる。

しかしこの装置では主として防水用シールの存在により
著しい測定誤差を生ずる難点がある。

即ち防水用シールはよく知られるように摩擦が大きい。

このためこれが負荷軸側に存在するときには、負荷側軸
より負荷に伝達される真のトルクや、スラストが検出器
に伝達されにくいばかりか、回転速度の大小によっても
摩擦が変化してトルク値が変るため測定誤差を生じ易い
。

また例えばこの測定装置が位置する水深が深くなるに伴
い水圧が高くなって防水用シールが締めつけられて負荷
側軸との摩擦力を大とするため、真のトルク値やスラス
ト値を得ることができにくいばかりか、測置の位置する
水深の変動によってスラスト・トルクなどの測定値が変
動することになり、一般にこれらによる測定誤差は著し
く大きい。

従ってこの測定装置では精密な測定が困難である。

本案は上記の如き従来装置の欠点を一挙に除去した密閉
型のトルク・スラスト測定装置の提供を目的とするもの
で、次に図面を用いてその詳細を説明する。

第２図は本案の一実施例を示す断面側面図であって、図
において１５はケース、１５′は負荷側軸貫通孔、（１
６によって示すケース部分を省略してもよい。

）１７は駆動側軸、１８駆動筒体、１８′は負荷側軸貫
通孔で、駆動筒体１８は駆動側軸１７の一端に同軸とな
るように一体に形成される。

１９はころがり軸受で、駆動側軸１７を回動自在にケー
ス１５に支承する。

２０は防水用シール、２１はスリップリングで、後記す
る検出器２４．２６の電気出力が接続される。

２２はスリップリング２１の出力取出用の防水ソケット
で、防水用シール２０はスリップリング２１の収容空間
１５“を水密構造とする。

２３は負荷側軸、２４はトルク検出器例えばストレンゲ
ージ、２５は結合体で、これは一端が駆動筒体１８の内
面に固定されたトルク検出器２４の他端に固定される。

２６はスラスト検出器例えばストレンジゲージで、結合
体２５と負荷側軸２３の周面間に固定されて、トルクに
無関係にスラストのみを検出できるように形成されてい
る。

またこれら検出器２４．２６、結合体２５により負荷側
軸２３と駆動側軸１７とが同軸となるように結合する。

２７および２８は第１および第２ベローズで、これらは
同一の有効面積を持つと同時に、スラストに対して自由
であり、また外気圧に対して十分耐えうるように構成さ
れる。

そして駆動筒体１８の駆動側軸１７の連結部内面と、負
荷側軸貫通孔１８′側の２箇所において、駆動筒体１８
と負荷側軸２３間に気密に取付けられて、トルクおよび
スラスト検出器２４．２６の設置空間１８″内を水密構
造とする。

２９は気圧平衡用の貫通孔で、負荷側軸貫通孔１５′を
介して外部雰囲気と連通ずるケース１５と駆動筒体１８
間の空間を第１ベローズ２７の内部空間２７′に連通さ
せて、ベローズ内部空間２７′内の気圧を外気圧と等し
くする。

なお上記トルクおよびスラスト検出器２４．２６の出力
導線は、駆動筒体１８と駆動側軸１７内に設けた図示し
ない引出孔を介してスリップリング２１に接続され、ま
たスリップリング２１の出力は防水ソケット２２に接続
されて、防水ケーブルにより測定器に接続される。

このような構成をもつ本案装置においては、防水用シー
ル２０が駆動側軸１７側のみにあり負荷側軸２３にはな
いので、駆動側軸１７の回転力は駆動筒体１８、トルク
検出器２４、結合体２５、スラスト検出器２６を介して
負荷側軸２３に忠実に伝達され、また第１１第２ベロー
ズ２７．２８を介しても回転力が負荷側軸２３に伝達さ
れて、トルクとスラストの測定が行われる。

こ）で第１、第２ベローズ２７．２８のねじり常数は、
トルク検出器２４のそれに比べて遥かに小さく、また第
１、第２ベローズ２４．２８のばね常数も、スラスト検
出器２６のそれに比べて遥かに小さい。

従って第１１第２ベローズ２７．２８に影響されること
なくトルクとスラストの測定を行うことができる。

しかも本案装置においては第１、第２ベローズ２７．２
８の有効面積を同一としており、これに加えて第１ベロ
ーズ２７の内部空間２７′内の電圧を外水圧と同一にす
る気圧平衡用貫通孔２９を設けている。

従って内部空間２７′側からの外水圧により第１ベロー
ズ２７に生ずるスラストと、外側からの外水圧により第
２ベローズ２８に生ずるスラストとは互に打消されるの
で、スラスト検出器２６は外水圧およびその変動による
影響を受けることがない。

勿論トルクに対しても構造的な影響はない。

以上のように本案では駆動側軸１７側にのみ防水用シー
ル２０を設けてトルクなどが忠実に負荷側軸２３に伝達
され、また駆動側軸１７には駆動筒体１８を設けて、そ
の内部にトルクなどの検出器を収容し、その収容空間を
トルクやスラストの検出に影響を与えないように考慮さ
れたベローズによって水密構造としている。

従って従来のように防水用シールを用いてケース内を水
密構造とするもののように、負荷側軸に大きな摩擦を与
えて測定を不正確としたり、水圧の変動に伴う摩擦力の
変動によって測定値に変動を与えて測定を不正確とした
りするおそれが全くない。

なお以上においては水中において測定する場合を説明し
たが、圧力変動を有する各種雰囲気中における回転軸の
トルク・スラストなどの測定に用いて同様な効果を挙げ
ることができる。

以上の説明から明らかなように、本案によれば各部雰囲
気圧に影響されることなく正確に、回転軸のトルク、ス
ラストなどを測定できる密閉型トルクスラスト測定装置
を提供しうるもので実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す断面側面図、第２図は本案の一
実施例を示す断面側面図である。 １５・・・・・・ケース、１５′・・・・・・負荷側軸
貫通孔、１５″・・・・・・スリップリング収容空間、
１６・・・・・・除去してもよいケース部分、１７・・
・・・・駆動側軸、１８・・・・・・駆動筒体、１８′
・・・・・・負荷側軸貫通孔、１８″・・・・・・検出
器の設置空間、１９・・・・・・ころがり軸受、２０・
・・・・・防水用シール、２１・・・・・・スリップリ
ング、２２・・・・・・防水ソケット、２３・・・・・
・負荷側軸、２４・・・・・・トルク検出器、２５・・
・・・・結合体、２６・・・・・・スラスト検出器、２
７，２８・・・・・・第１、第２ベローズ、２７′・・
・・・・第１ベローズの内部空間、２９・・・・・・気
圧平衡用貫通孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ケースに回動自在に支承され、かつケーとの間を防水用
   シールによりシールされて、そのトルク・スラスト検出
   器出力取出用のスリップリング設置部が水密構造とされ
   た駆動側軸の一端に駆動筒体を設けると共に、駆動筒体
   の内部にはその内面に一端が固定されたトルク検出器に
   結合体を介して一端が固定されたスラスト検出器の他端
   により、上記駆動側軸と同軸的となるように負荷側軸を
   結合し、また上記駆動筒体の駆動側軸側の内面と負荷側
   軸には第１ベローズを設け、更に駆動筒体の負荷側端と
   負荷側軸間には第１ベローズと同一特性の第２ベローズ
   を設けて、駆動筒体内のトルクおよびスラスト検出器設
   置空間を水密構造とし、かつ上記第１ベローズにはその
   内部空間と外部雰囲気とを連通させる気圧平衡用貫通孔
   を設けて、外部雰囲気の影響を受けることなくトルク・
   スラストを測定しうるようにした密閉型トルク・スラス
   ト装定装置。