JPS62162934A - 回転トルクの検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばねじ線用のドライバに作用するトル
クの量を計１定検出できるようにした回転トルクの検出
装置に関する。

［背景技術］ 例えば、ねじ締作業を実行する場合には、このねじ締に
作用するトルクの量を知ることか、作業内容を監視する
上で重要である。したがって、このような目的で使用さ
れるドライバに対しては、このねじ締に作用する回転ト
ルクを検出する手段を施すことが種々考えられているも
ので、例えば歪みゲージを使用する手段が考えられてい
る。

その具体的な手段の例としては、例えばこのドライバを
駆動する直流モータの取り付は台に歪みゲージを張り付
け、ねじ締時に作用する反力によるねじれ量を検出する
ようにしているものである。

あるいは、回転駆動力がトーションバーを介して伝達さ
れるように構成し、このトーションバーに対して歪みゲ
ージを張り付けるもので、トーションバーに生ずるねじ
れ量を、回転トルクとして検出するようにしているもの
である。

しかし、上記モータ塩り付は部分に歪みゲージを張り付
けるものでは、例えば２０Ｋｇ−０ｍ以下では、その測
定精度が外乱によって大きく影響されるようになる。ま
た、トーションバーに歪みゲージを張り付けるものにあ
っては、歪みゲージの接着部分に耐久性をもたせること
が非常に困難である。

その他に、トーションバーのねじれを一対の回転検出セ
ンサによる位相検出手段によって測定することも考えら
れているが、センサにピックアップコイルを使用してい
るものであるため、例えば１１００ｒｐ以下の低速回転
状態では検出出力が極端に小さくなり、さらに停止状態
では位相差が生じないため、検出不能である。したがっ
て、ねじ線用ドライバのトルクを検出するためには適用
できない。

［発明が解決しようとする問題点コ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例え
ばドライバによるねじ締トルクの検出等に効果的に適用
できるように、回転速度等に関係なく回転トルクの検出
ができるようにするものであり、且ついかなる条件のも
とにも安定した測定結果が得られるようにする回転トル
クの検出装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る回転トルクの検出装置は、回
転力がトーションバーを介して伝達されるようにするも
のであり、このトーションバーの両端に励磁用および検
出用となるｍｌおよび第２の鉄芯を対向して取り付は設
定する。この第１および第２の鉄芯は、それぞれ複数の
磁極を備え、第１の鉄芯の磁極が第２の鉄芯の磁極の中
間位置に設定されるようにしているものであり、上記第
１および第２の鉄芯のそれぞれの磁極には、交互に巻き
方向を異ならせた巻線を巻装するようにしている。そし
て、第１の鉄芯の巻線に対して、高周波等の交流電力が
供給されるようにしている。

［作用］ 上記のような検出装置にあっては、トーションバーにト
ルクが作用していない状態では、第１の鉄芯の複数の磁
極の相互間の中間位置に第２の鉄芯の複数の磁極がそれ
ぞれ存在するようになる。

したがって、第１の鉄芯の巻線に交流電力が供給されで
も、この電力が第２の鉄芯の巻線に誘導されず、検出出
力は発生しない。これに対してトーションバーにねじれ
が発生した状態となると、第２の鉄芯の複数の磁極が第
１の鉄芯の複数の磁極の中間位置からずれるようになり
、第２の鉄芯の巻線に誘導電力が発生される。そして、
この誘起される電力量は、上記トーションバーのねじれ
量に比例するようになり、これが検出トルクとして出力
されるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はねじ締に作用するトルクを検出する手段を備え
たドライバの構成を示すもので、直流モータ１１の回転
が歯車機構１２、さらにトルク変換機＋Ｍ１３を介して
ねじに回転力を伝えるビット１４に伝達されるようにな
っている。

第２図はトルク変換機構１３を取り出して示すもので、
歯車機構１２からビット１４部に回転力を伝達するトー
ションバー１５を備える。このトーションバー１５の両
端には、それぞれ励磁用となる第１の鉄芯１６、および
検出用となる第２の鉄芯１７が取り付は設定されている
もので、この第１および第２の鉄芯１６およびＩ７には
、それぞれトーションバー１５と平行に延びる例えば４
本の磁極１８１〜１８４および１９１〜１９４が設けら
れている。

この場合、上記磁極１８１〜１８４および１９１〜１９
４は、第３図で示すように互いに小間隔ノで対向するよ
うに設定されているものであり、第１の鉄芯１６の磁極
１８１〜１８４のそれぞれの間の中間の位置に、第２の
鉄芯１７の磁極１９１〜１９４が設定されるようになっ
ている。すなわち、第３図で第１の鉄芯１６の磁極１８
１〜１８４と、これら磁極の間に位置する第２の鉄芯１
７の磁極１９１〜１９４との距離ｒｌおよびｒ２が等し
い状態に設定されている。

尚、この第３図では説明の便宜上検出磁極１９１は２つ
に分解した状態で示している。

上記第１の鉄芯の磁極１８１〜１１ｉ４には、それぞれ
等しい巻き数の直列接続された励磁巻線２０１〜２０４
が、交互に巻き方向が反対となる状態で巻装されている
ものであり、また第２の鉄芯１７の支局１９１〜１９４
にも上記同様にして検出巻線２１１〜２１４が巻装され
ている。°そして、上記励磁巻線２０１〜２０４には、
回転トランス２２を介して高周波発振部２３より高周波
交流電力が供給されるようになっている。また、検出巻
線２１１〜２１４からの出力電力が、回転トランス２４
を介して測定部２５に出力されるようになってる。

ここで、上記トルク検出機構１３は、この図では詳細に
示されていないが適宜シールド機能を有するハウジング
の中に設定されているものであり、外部磁界が検出巻線
部に作用しないようにしている。

上記のように構成されるドライバにおいて、直流モータ
１１を回転させてねじ締め動作を実行しようとすると、
ビット１４の先端に反力によるトルクが発生する。そし
て、このトルクによってトーションバー１５がねじれる
ようになり、そのねじれ量は上記トルクに比例するよう
になる。すなわち、上記トルクが発生しない状態では、
第３図で示す第１の鉄芯１５の磁極と第２の鉄芯１６の
磁極との相互間距離ｒ１およびｒ２が等しいものである
が、上記のようにトルクによってトーションバー１５に
ねじれが発生すると、この第１の鉄芯１６の磁極１８１
−１８４と第２の鉄芯１７の磁極１９１〜１９４との相
対位置関係が変化し、ｒｒｌ≠ｒ２Ｊの状態となる。こ
のトーションバー１５のねじれは、このドライバによる
ねじ締め力に対応するものであり、このねじれ量から回
転トルクが計測されるようになるもので、このトルクが
所定の値に達した状態でねじ締め完了と判断し、直流モ
ータ１１を停止させてねじ締め動作が終了されるもので
ある。

ここで、第１の鉄芯■６の磁極ｆｉｌｌ−１８４に巻装
された励磁巻線２０１〜２０４には、発振部２３で発生
された高周波電力が供給されているものであり、また上
記巻線２０１〜２０４は交互に巻き方向が変化されてい
るものであるため、この鉄芯１Ｇの各磁極１８１〜１８
４から交互に極性が反転する高周波の交番磁界が発生さ
せられる。

このような状態で、検出側となる第２の鉄芯Ｉ４にあっ
ては、上記のような交番磁界の影響を受けるようになる
ものであり、検出巻線となる磁極１９１〜１９４の巻装
した巻線２１１〜２１４に電磁誘導による交番電圧が発
生するようになる。

この場合、無トルクの状態では、第２の鉄芯１７の磁極
１９１−１９４が第１の鉄芯１Ｂの磁極１８１〜１８４
のそれぞれ中間位置に存在し、「ｒｌ−ｒ２Ｊの状態に
あるため、磁極１９１〜１９４それぞれには、隣接する
状態にある磁極１８１〜１８４から強さの等しい逆相の
交番磁界が作用するようになり、互いに打ち消し合うよ
うになって、この磁極１９１〜１９４に巻装した検出巻
線２１１〜２１４には電圧が発生されない。

しかし、上記のようなトーションバー１５にねじれが発
生している状態では、このねじれ量に対応して間隔ｒｌ
とｒ２の関係が変化して等しい状態ではなくなるもので
あるため、検出用の巻線２１１〜２１４には、上記「１
とｒ２との差に対応した値の電圧が誘起されるようにな
る。この各巻線２１１〜２１４にそれぞれ誘起される電
圧の大きさは、上記したように間隔ｒ１とｒ２との差に
対応するものであり、この検出鉄芯１７に巻装された巻
線に誘導される電圧は、上記各巻線２１１〜２１４に誘
起される電圧の総和ＶＯとなる。

すなわち、この検出側の第１の鉄芯１７の巻線に誘導さ
れる検出電圧Ｖｏは、トーションバー１５のねじれ角に
比例するようになり、このねじれ角はこのドライバのね
じ締めトルクに比例するようになる。したがって、上記
測定出力電圧Ｖｏを計測することによって、このドライ
バのねじ締めトルクが＃ｊ定検出されるようになるもの
である。

ここで、このトルク変換機構１３に設定されたシールド
機能を有するハウジングは、外部磁界の影響を吸収する
と共に、励磁磁極部からの漏れ磁束を吸収し、他の近接
配置された機器への磁界の影響を阻止するようにしてい
る。

また、第１の鉄芯１Ｂに巻装した励磁用の巻線２０１〜
２０４には、交番電流を供給するようにすればよいもの
であるが、これを高周波電流とすることによってより効
果的に誘導磁界が発生されるようになり、高速なトルク
測定動作を可能にするようになる。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る回転トルクの検出装置にあ
っては、特に歪みゲージのように別個の検出部材を回転
力の伝達機構部に対して取り付は設定する必要のないも
のであり、耐久性等を充分な状態に容易に設定できるよ
うになる。また、この回転トルクの検出は回転動作状態
に限らず静止状態でも実行できるものであり、実施例に
示したようなドライバのねじ締めトルク等の測定も可能
となるものであり、その適用範囲は充分に広いものとす
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するためのねじ締め
ようドライバを示す構成図、第２図は上記ドライバに組
込み設定されているトルク変換装置を説明する構成図、
第３図は上記トルク変換機構の作用状態を説明する図で
ある。 １１・・・直流モータ、１２・・・歯車機構、１３・・
・トルク変換機構、１４・・・ビット、１５・・・トー
ションバー、１Ｂ・・・第１の鉄芯（励磁鉄芯）、１７
・・・第２の鉄芯（検出鉄芯’）　、１８１−１８４．
１９１−１９４・・・磁極、２０１〜２０４・・・励磁
巻線、２１１〜２１４・・・検出巻線、２３・・・高周
波発振部、２５・・・測定部。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　　　　
第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転トルクが伝達されるトーションバーと、 このトーションバーの一端に結合設定され、それぞれ巻
   き数が等しく且つ交互にその巻き方向が異なるようにし
   た励磁巻線が巻装された複数の磁極を備える励磁側の第
   １の鉄芯と、 上記トーションバーの他端に結合設定され、それぞれ巻
   き数が等しく且つ交互にその巻き方向が異なるようにし
   た検出巻線が巻装された複数の磁極を備え、この各磁極
   が上記第１の鉄芯の各磁極に特定される位置関係で対向
   するように設定される検出側の第２の鉄芯と、 上記第１の鉄芯の励磁巻線に交流電力を供給する手段と
   、 上記第２の鉄芯の巻線に誘導される交流電力を検出し測
   定出力信号を発生出力手段とを具備し、この出力手段で
   、上記トーションバーに生じたねじれ量に対応した出力
   信号が発生されるようにしたことを特徴とする回転トル
   クの検出装置。
2. （２）上記第１の鉄芯に設定される複数の磁極のそれぞ
   れの間の中間位置に、上記第２の鉄芯に設定される複数
   の磁極がそれぞれ位置設定されるようにした特許請求の
   範囲第１項記載の回転トルクの検出装置。