JPS615399A - トルク感知装置 - 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） 本発明はトルク感知装置にかかわる。

（発明の背景） シャフトの上のトルクはシャフトの表面に直接に貼付さ
れた基ゲージ又はシャフトに部分的に埋め込まれたトラ
ンスジューサーにて得られるデーターを用いて測定され
る。適当なトランスジューサー及び取り付袋面は例えば
英国特許第２０５０６２４Ｂ及び欧州特許公開公報第０
１２７２７８に記載されており、乗物の軸に対する特別
な用法に就いては欧州特許公開公報第０１３２９３０に
記載されている。

連続的に回転しているシャフトのトルクの測定は困難で
ある。即ちストしインゲー、；に常時導線を接続するこ
とはできない。スリップリングは明らかに１つの解決法
であるが、上記のトラシスジューサーから得られる信号
の形式及び大きさに対して確実ではない。変圧器の技術
が提案されたが、一般的に高い導磁率のシャフト及び更
に著しく複雑な巻線を要する。

更にその作動条件のために、シセフト例直接に基ゲージ
を貼付することが必ずしも可能ではなく、更にトランス
ジューサーを埋込むためにシャフトに穿孔することは必
ずしも可能又は望しいととではない。更に多くのシャフ
トはトルク負荷に対して安全率に高い余裕を有して作動
するので通常負荷では従来取り付けられたセンサー　　
　　１”からは比較的小さな信号しか得られない。

（発明の目的） 本発明の目的は回転軸のトルクを測定するための潜在的
に正確で確実なシステムを提供し必要な場合には重量を
有し、固いシャフトに対する感度を改善する。

（発明の概要） 本発明に於てゲージのブリッジ構成を有する歪感知装置
を有するトルク感知装置は、回転被加工物を対象とし、
更に被加工物と共に回転する巻線及び固定された他の巻
線をそれぞれ有する変圧器、振動信号を固定された巻線
に供給するための手段、回転巻線をブリッジに接続する
手段及び上記の固定巻線に対する信号の位相を他の固定
巻線からの信号の位相と比較するための手段が設けられ
ており、位相の差がトルクを指示することを特徴とする
。

変圧器は特に歪感知装置の反対の側に軸方向に間隔を有
して設けられる。巻線・祉単に被加工物と共軸に巻かれ
特に環状のヨークの中に収容され同ヨークは共働して磁
気結合を高める。

歪感知装置は回転被加工物の軸方向に間隔を有する領域
に取抄付けられたブリッジ要素の中間点に設けられると
便利で、このブリッジ要素は回転被加工物より実質的に
更に柔軟である。

特にブリッジ要素は円筒形で取付領域の中間の環状子ヤ
ツバで被加工物を共軸に取り囲む。応答は円筒の一部を
切り取って、中央頚部を形成し、同頚部に歪感知装置を
取り付けることにより改善される。

本発明の他の特徴により、トルク感知装置は軸の周りに
トルクがかかる被加工物の軸方向に離れた点に設けられ
た取り付け手段、上記の取り付け手段の間に同手段によ
り、被加工物から間隔を有して設けられたブリッジ要素
及びこのブリッジの中間点に設けられた歪感知装置を含
む。

（発明の実施例） トルクを測定するためには第１図の（ａ）に示されてい
るように１箔ゲージ１がシャフト２０表面に貼付される
。ゲージは４５°ピツチの対向する綿線上に対をなして
対象的に置かれる。等価の装置が第１図の（ｂ）に示さ
れており、ここに於てはトラシスジューサー３がシャフ
ト４０表面の浅い孔の中に埋込まれており、このトラン
スジューサーは実際類似の形状の４つのストレインゲー
ジを合体させている。

これ等のゲージは第２図及び第６図に於ては抵抗Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４として示されている。

トルクがかかるとＲ１及びＲ３がその抵抗を或方向（例
えば減少方向）に変化する一方、他の抵抗Ｒ２及びＲ４
が逆の方向（本実施例に於ては増加方向）に変化する。

それらの抵抗Ｖｉ、−５リッジ回路に接続されており直
流電圧が一対の対向する角に加えられ、他の対から出力
が取り出される。

この出力は作動増幅器５に接続されており同増幅器の１
つの入力には更九オフセット制御人力６が加えられてい
る。増幅器の出力は端７に接続されており抵抗を介して
他の入力にフィードバックされている。制御人力６は制
御されて確実に、零歪の場合の端７からの出力が所望の
零基準レベルと等しくなる。

第１図に示したようなゲージ又はトランスジューサーの
不利は既に記載した。取り付けの問題に対する可能な解
決法が第３図に示されており、同図に於てシャフト８は
共軸円筒９によっで被覆されており同円筒は端環１０を
有し、開環は溶接、鑞付又は圧着によってシャフトに固
定されている。図に示されているように、環１０は円筒
９と一体であるがそれ等は別個に構成しでもよい。円筒
はそれ等によって保持されるので、同円筒とシャフトと
の間には小さな環状のイセツづが存在し、シャフトにト
ルクがかかると円筒９は環１０をづリッジする軸方向の
長さの大部分の上にくる。歪変換ディスク１１がその中
心に埋込まれ、ゲージ要素は記載のように方向付けられ
る。これ等により円筒９にかかるトルクを指示するデー
ターが得られ、同チーター自体はシャフト８にかかるト
ルクを指示する。　　　　　　。

円筒によりシャフトが環１０の間に部分的に固定される
が広い範囲ではない、即ち円筒の壁は薄くシャフト自体
よりも著しく更に柔軟である。

感度を高めるためには第４、図に示したように切断され
る。第３図に於て同じ部分には同じ記号が付されている
が末尾にａが付されている。

このよ５に切断すると円筒９ａに環１０ａの間に対象的
に頚部１２が残り、トランスジューサー１１ａがこの頚
部の中央にくる。円筒とその切断部の相対的な軸方向の
寸法がＬ及び１でそれぞれ示されている。シャフトの総
てのねじれ歪に対して、大部分のねじれ歪は約Ｌ／ｌの
ファクターでトランスジューサー１１ａによって検知さ
れる。

即ち事実頚部１２しか柔軟でなく円筒の端の全部分が実
質的に堅固である。

即ち歪ゲージより得られたデーターは軸と共に回転しな
い処理回路に導かれ、これに関する問題は既に記載され
ている。第５図は提案された解決法を示している。

シャフト１３が定置ケーシング１４を通って延びており
第４図に類似の切断された円筒１５が取り付けられてい
る。ことに於ては頚部に１６の記号が付されており、同
頚部の中央に歪ゲージトラ、７スジユーサー１７が取り
付けられている。

円筒部の端には変圧器１８及び１９があり同変圧器の１
つの巻線１８ａ％　　１９ａは円筒１５の上にあシ、他
の巻線１８ｂ、１９ｂけケーシンク１４の上にある。巻
線は単にシャフトに共軸の複数の巻線で環状の溝を有す
るヨーク２０ａ、２０ｂ、２１ａ、　　２１ｂの中に収
容されている。溝は相互に開放しており、フェライトの
ような高導磁率を有し、有効な変圧器結合を提供する。

それ等の位置決め及び巻線作業ＶＣＦ′ｉ高い精度は必
要でない０ トランスジューサー１７は第６図に示されているように
巻線１８ａ、　　１９ａに接続されており、１つの巻線
は変圧器１８の２次巻線で他は変圧器１９の１次巻線で
ある。発振器２２が変圧器１８の１次巻線１８ｂを励起
するとトラシスジューサーの出力が変圧器１９０２次巻
線１９ｂから得られ、この際この出力は高利得増幅器２
３を介して位相感知ディテクター２４に導かれ、同ディ
テクターも直接発振器から出力を受ける。この発振器及
び低域漏波器２５より直流電圧が発生し同電圧は大きさ
及び規模に於てトルクに比例する。

（発明の効果） いずれかの変圧器又は増幅器２３が停止すると出力信号
が零となる。このことは或用途に於て非常に大切な故障
防止特徴である。

ヨークにより、それぞれの磁場がかなり狭い領域の９罠
集中されるとはいえ、変圧器はトランスジューサーの反
対側に於て間隔を有して設けられ、相互干渉が減少され
る。

図に示されん対象的な配置は重要ではない。

それは必ずしも実際的ではなく、場合によっては両変圧
器は同じ側におかれ、トランスジューサーから充分隔離
される。更に取り付け領域の上にのって円筒１５の端に
示されてはいるが、変圧器の内側の巻線はシャフトの上
に直接に取り付けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は箔ゲージが取り付けられたシャフト、第
１図（ｂ）はトランスジューサーが取り付けられたシャ
フトの模式斜視図、第１図（Ｃ）１−１トランスジユー
サーの拡大図である。 第２図はセンサーと連動する回路図である。 第３図は軸方向の断面にトラン・スジューサーが取り付
けられたシャフトの部分を示す。 第４図はトランスジューサーの取り付け法が変更された
シャフトの部分を示す。 第５図は変圧器が歪トランスジューサーに結合している
回転軸の部分を示す。 第６図は第５図に関連した回路の図である。 １・・・箔ゲージ ３．１１４・・・トランスジューサー ４．８．１３・・・シャフト ５・・・作動増幅器　　６・・・オフセット制御人力９
．９ａ％１５＝−・円筒　１０、ｉ　ｏ　ａ−・・環シ １１・・・歪変換デスク １４・・・定置ケーシング １７・・・歪ゲージトランスジューサー１８．１９・・
・変圧器　１８ａ、　１９ａ・・・巻線２０ａ　、　２
０ｂ、　　２１ａ、　２１ｂ、・３−　り２２・・・発
振器　　　２３・・・高利得増幅器２４・・・位相感知
ディテクター ２５・・・低域漏波器 図面の浄書（内容に変更なし） 第　２　し１ 第３図 ２１）４図 第　５　図 第６図 手続補正書（両式） ％式％ 事件との関係　　出　願　人 惰六秀→各←−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ゲージがブリッジに配置されている歪感知装置を含
   むトルク感知装置に於て、回転する被加工物のためのも
   のであつて更に、被加工物と共に回転する１つの巻線を
   有する変圧器、固定された他の巻線を有する変圧器、振
   動信号を１つの固定された巻線に与える手段、回転巻線
   をブリッジに結合する手段及び上記の固定巻線に与えら
   れる信号の位相を他の固定巻線から来る信号の位相と比
   較するための手段が設けられており、この位相の差がト
   ルクを示すことを特徴とするトルク感知装置。 ２　変圧器が歪感知装置の対向する側に軸方向に間隔を
   有して設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のトルク感知装置。 ３　巻線が被加工物に共軸な巻線より構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   のトルク感知装置。 ４　巻線が環状の溝を有するヨークの中に収容されてお
   り同ヨークが共働して磁気結合を高上させることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載のトルク感知装置。 ５　歪感知装置が回転被加工物の軸方向に間隔を有する
   領域に取り付けられたブリッジ要素の中間位置に設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲の第１項から
   第４項のいずれかに記載のトルク感知装置。 ６　ブリッジ要素が円筒形で回転被加工物を共軸に被覆
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のト
   ルク感知装置。 ７　ブリッジ要素と取り付領域の中間の回転被加工物と
   の間に環状のギャップが存在することを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載のトルク感知装置。 ８　円筒が切断されていて頚部を形成し同頚部の上に歪
   感知装置が取り付けられることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項又は第７項に記載のトルク感知装置。 ９　軸の周りにトルクがかかる被加工物の軸方向に間隔
   を有する点に取り付けるための手段、上記の取り付け手
   段の間に同手段により被加工物から間隔を有して設けら
   れた１つのブリッジ要素及び上記のブリッジ要素の中間
   点に設けられた歪感知装置を含むことを特徴とするトル
   ク感知装置。