JPS6151534A - トルクセンサ - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は１回転軸と該回転軸に連結された回転体との間
に伝達されるトルクを検出するトルクセンサに関する。

〔発明の背景〕

回転軸を備えた機械において、回転軸と該回転軸に連結
された回転体との間に伝達されるトルクを検出すること
は、当該機械の望ましい制御を実現させる上で重要であ
る。

従来、このようなトルクの検出に際して用いられるトル
クセンサとしては、回転体との連結部分における回転軸
の外周面に、回転軸のねじれ変形量を信号に変換する信
号変換手段としてひずみゲージを貼付け１回転体に付与
されるトルクをこのひずみゲージにより検出するものが
知られている。

しかし、かかるひずみゲージを用いたトルクセンサにあ
っては、ひずみゲージが回転軸と一体に回転するため、
ひずみゲージからの信号をスリップリングやＦＭ発振器
などを介して外部に取出す必要がある。そのため、例え
ばスリップリングを用いて信号を取出す場合は、スリッ
プリングによりノイズが発生し、信頼性に欠けるという
不具合があり、また、ＦＭ発振器を用いて信号を取出す
場合は、高価なトルクセンサになるという不具合がある
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を除き、安価
で故障の少ない非接触形のトルクセンサを提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、回転体と回転軸
とを、該回転軸の軸心に対して傾斜する複数枚の斜平板
を介して結合し１回転軸を支承する本体に１回転体のス
ラスト方向の変位を検出可能な非接触形の変位計を配設
し、回転軸と回転体との間に伝達されるトルクを回転体
のスラスト方向変位として変位計により検出することを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明あ実施例を図面により説明する。

第１図は本発明によるトルクセンサの概略搭成を示す断
面図であって、１は本体、２は回転軸、３はプーリ、４
は斜平板、５は変位計、６は軸受である。

本体１には軸受６，６を介して回転軸２が回転自在に支
承されており、該回転軸２の一端（第１図では右端）釦
は図示しないが七−夕などの回転機の動力軸が連結され
るようになっている。

３は回転軸２によって回転駆動される回転体。

例えばブーりであり、該プーリ３は複数枚（実施例では
３枚）の斜平板４を介して回転軸２の他端に結合され、
プーリ３の外周面に形成された凹溝３ａには図示しない
がベルトなどが掛合されるようになっている。

前記斜平板４は゛いずれも回転軸２の軸心に対して所定
角度０をもって傾斜しており、それぞれの両端は溶接や
ボルトなどの手段により回転軸２の外周面とプーリ３の
内周面とに強固に固着されている。

変位計５は磁気式あるいは光学式などの非接触形変位計
であり、該変位計５は検出部５ａがプーリ３の端面と対
向するように本体１に取付けられ、プーリ３のスラスト
方向変位は変位計５によって検出されるようになってい
る。

とのよＪ）に構成された一実施例において、今、回転軸
２が図示しない回転機によって回転駆動され１回転＠２
とプーリ３との間でトルク隔が伝達されると１回転軸２
に斜平板４を介して結合されたプーリ３は、トルクＭ０
の大きさに相応してスラスト方向にδだけ微少量変位す
る。従って、該プーリ３のスラスト方向変位δを変位計
５によって測定することにより１回転軸２やプーリ３と
非接触の状態でトルクＭ０を検出することができる。

次に、かかる回転体（プーリ）３のスラスト方向変位δ
とトルクＭ０との関係について、第２図ないし第５図に
示す原理図により説明する。

第２図、９３図忙おいて、回転軸２と回転体３とは、回
転軸２の軸心に対して角度θ傾いたｎ枚の斜平板４を介
して結合されている。ここで１回転軸２の半径をｒ、斜
平板４の長さをｔ、斜平板４０幅をｂ、斜平板４の厚さ
をｔとし１回転軸２と回転体３との間でトルクＭ０が伝
達されると、１枚の斜平板４にはｗＩ４図に示すように
、回転軸２第５図はこの時の斜平板４の提み量を説明す
るだめのもので、第４図に示す斜平板４を矢印入方向か
ら見た図である。

この第５図において、今、一端が完全固定され、他端が
垂直な壁に規制されて滑動する一端完全固定〜一端垂直
滑動支点のはりを想定し、このはりの滑動部に下向きｋ
Ｗなる力が作用した場合を考えると、滑動部からＸの距
離にある点でのモーノｙ）Ｍは。

Ｍ　＝　−Ｗ　ｘ　＋　Ｍ、　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（１）となる（　Ｍ、はｘ　＝　Ｏ
での未知のモーメント）。

たわみをＶ、はり（すなわち斜平板４）の弾性係数なＥ
、はりの断面二次モーメントを工とすると。

ると、 となる（ただしＣ１は定数）、、たわみ角はＸ＝Ｏの点
、およびはりの固定端（すなわちｘ＝Ｌ）でとも忙０で
あるから、（３）式にｘ　＝　０を代入してＣ１＝Ｏが
求められ、同じ＜（３）式にｘ　＝＝　１を代入してＭ
。

これらを（３）に代入すると。

となり、この（４）式を積分してたわみＶを求めると。

となる（ただしＣ８は定数）。

はりは右端で完全固定であるから、（５）式においてｘ
　＝　１でのＶは０であり。

が求められる。従って、これを（５）式に代入して。

が求められる。

この（７）式にｘ　＝　０を代入して、はりの滑動端部
のたわみｉ　ｖ、を求めると。

Ｏ となる。ここで、Ｗは斜平板４に作用するカーｒ の斜平板４に垂直な方向の成分であるから、Ｗ＝に代入
すると。

となる。

回転体３は、はり（＝斜平板４）の滑動端部に固着され
ているものと考えられるため、回転体３のスラスト方向
の変位量をδとすると、（９）式より。

となる。この（１０式において、ｂ、ｔ、ｚ、ｒ。

Ｅ、ｎはいずれも既知であるから１回転体３のスラスト
方向の変位量δを測定することにより１回転軸２と回転
体３との間に伝達されるトルク塙を測定することができ
る。

なお、上記実施例では斜平板４を３枚用いたものについ
て説明したが、斜平板４０枚数はこれに限定されず、２
枚以上あれば良い。

また、上記実施例では回転体の一例としてブーＩ７３を
挙げたが、これの代り忙チェーンのギヤや歯車などを回
転体として用いることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、回転軸と回転体
との間に伝達されるトルクを、回転体のスラスト方向の
変位として非接触形の変位計で測定することができるた
め、安価で故障が少なく信頼性の高いトルクセンサを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトルクセンサの概略構成を示す断
面図、第２図ないし第５図は本発明によるトルクセンサ
の基本原理を説明する原理図であり、第２図は検出部の
断面図、第３図は検出部の側面図、第４図は斜平板に作
用する力と変位との間係を示す説明図、第５図は斜平板
のたわみ状態を示す概念図である。 ｌ・・・・・・本体、２・・・・・・回転軸、３・旧・
・プーリ（回転体）、４・・・・・・斜平板、５・・・
・・・変位計、５ａ・・団・検出部、６・・・・・・軸
受。 第２因 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体に回転自在に支承された回転軸と、該回転軸に連結
   された回転体との間に伝達されるトルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記回転体と前記回転軸とを、該回
   転軸の軸心に対して傾斜する複数枚の斜平板を介して結
   合し、前記本体に前記回転体のスラスト方向の変位を検
   出可能な非接触形の変位計を配設し、前記トルクを前記
   回転体のスラスト方向変位として該変位計により検出す
   ることを特徴とするトルクセンサ。