JPS62247222A - トルク検出方法及びその検出装置 - Google Patents
トルク検出方法及びその検出装置Info
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- JPS62247222A JPS62247222A JP61089913A JP8991386A JPS62247222A JP S62247222 A JPS62247222 A JP S62247222A JP 61089913 A JP61089913 A JP 61089913A JP 8991386 A JP8991386 A JP 8991386A JP S62247222 A JPS62247222 A JP S62247222A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 4
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- 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
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
-
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- 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
- G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
- G01L3/1428—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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】
し産業上の利用分野〕
本発明はトルク検出方法及びその検出装置に係り、特に
高速回転時あるいは微小トルクの検出に好適なトルク検
出方法及びその検出装置に関するものである。
高速回転時あるいは微小トルクの検出に好適なトルク検
出方法及びその検出装置に関するものである。
従来のトルク伝達軸系のトルク検出方法及びその検出装
置は、歪ゲージを貼った弾性体をトルク伝達軸系内に挿
入し、スリソゲリングを介して信号を取シ出すものが一
般的である。また、非接触でトルクを検出する方法とし
てトルクによるトルク伝達軸系の主軸の回転数の低下を
測定する方法が昭和５９年度精機学会秋季大会学術講演
会論文集第７２５頁から第７２６頁に論じられているが
。
置は、歪ゲージを貼った弾性体をトルク伝達軸系内に挿
入し、スリソゲリングを介して信号を取シ出すものが一
般的である。また、非接触でトルクを検出する方法とし
てトルクによるトルク伝達軸系の主軸の回転数の低下を
測定する方法が昭和５９年度精機学会秋季大会学術講演
会論文集第７２５頁から第７２６頁に論じられているが
。
数１． ＯＯＯｒｐｍから２０，０００ ｒｐｍ程度の
低速回転時にしか適用できない。
低速回転時にしか適用できない。
従来技術におけるスリップリングによるトルク検出方法
及び装置では接触点が存在し、高速回転では接触点での
熱発生等によりノイズが大きくなり、正確な測定が困難
となる。また主軸に作用するトルクによる主軸回転数の
低下を測定して非接触でトルクを検出する方法及び装置
では、トルクが主軸に作用してから主軸の回転数が低下
するまでの時間遅れが大きく、応答性が悪い等の問題点
があった。
及び装置では接触点が存在し、高速回転では接触点での
熱発生等によりノイズが大きくなり、正確な測定が困難
となる。また主軸に作用するトルクによる主軸回転数の
低下を測定して非接触でトルクを検出する方法及び装置
では、トルクが主軸に作用してから主軸の回転数が低下
するまでの時間遅れが大きく、応答性が悪い等の問題点
があった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、高速回転
においても応答性のよいトルク測定を可能としたトルク
検出方法及びその検出装置を提供することを目的とする
ものである。
においても応答性のよいトルク測定を可能としたトルク
検出方法及びその検出装置を提供することを目的とする
ものである。
上記目的はトルクによυ歪むようにした弾性体の歪をト
ルク伝達軸系の外部より測定することにより達成される
。
ルク伝達軸系の外部より測定することにより達成される
。
すなわちトルク伝達軸系を構成する例えば駆動軸と負荷
軸との間に外周部の一部を残してすシ割を入れ、軸方向
に３つの部分にわけたリング状弾性体（弾性リング）を
挿入し、この弾性体の両外側部をその軸心が一致するよ
うに配置した駆動軸および負荷軸に結合する。そして弾
性体中央部の外周面に直角に渦電流型または静電容量型
の非接触変位センサを対向配置した構成のトルク検出装
置によシ達成できる。
軸との間に外周部の一部を残してすシ割を入れ、軸方向
に３つの部分にわけたリング状弾性体（弾性リング）を
挿入し、この弾性体の両外側部をその軸心が一致するよ
うに配置した駆動軸および負荷軸に結合する。そして弾
性体中央部の外周面に直角に渦電流型または静電容量型
の非接触変位センサを対向配置した構成のトルク検出装
置によシ達成できる。
トルク伝達軸系の入力側の先端にトルクが負荷されると
、軸方向に３つの部分にわけた弾性リングの中央部の円
筒体（弾性変形部）の両側リング（締結部）への連続部
には、夫々逆向きの円周方向の力が作用する。この連続
部間で円筒体は曲すはシと見なすことができ、この力に
より円筒体は半径方向へ弾性変形する。この弾性変形量
を非接触変位センサで検出するので、高速回転において
も応答の速いトルク測定が可能である。
、軸方向に３つの部分にわけた弾性リングの中央部の円
筒体（弾性変形部）の両側リング（締結部）への連続部
には、夫々逆向きの円周方向の力が作用する。この連続
部間で円筒体は曲すはシと見なすことができ、この力に
より円筒体は半径方向へ弾性変形する。この弾性変形量
を非接触変位センサで検出するので、高速回転において
も応答の速いトルク測定が可能である。
以下１図示した実施例に基づき本発明を説明する。第１
図には本発明の一実施例が示されている。
図には本発明の一実施例が示されている。
同図に示されているようにトルク検出装置を、トルク伝
達軸系の所定位置に設け、かつそのトルクの大きさに追
従して変形する弾性体と、この弾性体に所定の間隙を介
して対向配置し、かつその変形量を検出する非接触変位
センサ１とで構成した。
達軸系の所定位置に設け、かつそのトルクの大きさに追
従して変形する弾性体と、この弾性体に所定の間隙を介
して対向配置し、かつその変形量を検出する非接触変位
センサ１とで構成した。
このようにすることによ勺検出装置はトルク伝達軸系の
所定位置に設けられ、かつそのトルクの大きさに追従し
て変形する弾性体と、この弾性体に所定の間隙を介して
対向配置され、かつその変形量を検出する非接触変位セ
ンサ１とで構成されるようになって、高速回転時でも時
間遅れなくトルク測定ができるようになり、高速回転に
おいても応答性のよいトルク測定を可能としたトルク検
出装置を得ることができる。そして回転中の弾性体の変
形量を非接触変位センサ１で検出し、トルクを測定する
ようにしたので、高速回転においても応答性のよいトル
ク測定を可能としたトルク測定方法を得ることができる
。
所定位置に設けられ、かつそのトルクの大きさに追従し
て変形する弾性体と、この弾性体に所定の間隙を介して
対向配置され、かつその変形量を検出する非接触変位セ
ンサ１とで構成されるようになって、高速回転時でも時
間遅れなくトルク測定ができるようになり、高速回転に
おいても応答性のよいトルク測定を可能としたトルク検
出装置を得ることができる。そして回転中の弾性体の変
形量を非接触変位センサ１で検出し、トルクを測定する
ようにしたので、高速回転においても応答性のよいトル
ク測定を可能としたトルク測定方法を得ることができる
。
すなわちトルク伝達軸系の駆動軸２と負荷軸３との間に
弾性体を設けたが、この弾性体を弾性変形部４ａおよび
締結部４ｂ、４ｃよりなる弾性リング４で形成した。そ
して締結部４ｂ、４ｃは互に１８０°位相のずれた位置
で弾性変形部４ａに接続し、締結部４ｂは負荷軸３に、
締結部４ｃは駆動軸２に固定した。そして非接触変位セ
ンサ１を渦電流型または静電容量型で形成した。なお同
図において５は非接触変位センサ１に接続したアンプで
ある。
弾性体を設けたが、この弾性体を弾性変形部４ａおよび
締結部４ｂ、４ｃよりなる弾性リング４で形成した。そ
して締結部４ｂ、４ｃは互に１８０°位相のずれた位置
で弾性変形部４ａに接続し、締結部４ｂは負荷軸３に、
締結部４ｃは駆動軸２に固定した。そして非接触変位セ
ンサ１を渦電流型または静電容量型で形成した。なお同
図において５は非接触変位センサ１に接続したアンプで
ある。
このようにすることにより第２図にも示されているよう
に負荷軸３にトルΔＴが加わると、弾性リング４の締結
部４ｂ、ｄｃと弾性変形部４ａとの接続部には図中矢印
で示す方向に力Ｐ１、Ｐ２が発生し１弾性変形部４ａは
図中一点鎖線表示のように半径方向に変形する。この変
形量はトルクに比例するので、非接触変位センサ１でそ
の変形量を測定することによりトルクが測定できる。こ
のように本実施例によれば接触部あるいは歪信号を搬送
波に乗せるＦＭ変調器等の必要がなく、非接触でトルク
検出ができるので、高速回転における微小トルクが容易
に測定でき、高速回転においても応答性のよいトルク測
定を可能としたトルク検出方法及びその検出装置を得る
ことができる。
に負荷軸３にトルΔＴが加わると、弾性リング４の締結
部４ｂ、ｄｃと弾性変形部４ａとの接続部には図中矢印
で示す方向に力Ｐ１、Ｐ２が発生し１弾性変形部４ａは
図中一点鎖線表示のように半径方向に変形する。この変
形量はトルクに比例するので、非接触変位センサ１でそ
の変形量を測定することによりトルクが測定できる。こ
のように本実施例によれば接触部あるいは歪信号を搬送
波に乗せるＦＭ変調器等の必要がなく、非接触でトルク
検出ができるので、高速回転における微小トルクが容易
に測定でき、高速回転においても応答性のよいトルク測
定を可能としたトルク検出方法及びその検出装置を得る
ことができる。
第３図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例では弾性変形部４ａｔ−締結部４ｂと細心をは
さんで対向する２ケ所で接続し１弾性変形部４ａと締結
部４ｃとを１弾性変形部４ａと締結部４ｂとの接続部か
ら９０°位相をずらし、かつ軸心をはさんで対向する２
ケ所で接続した。このようにすることによシ、第４図に
も示されているようにトルクΔＴが負荷軸３に作用する
と１弾性変形部４ａの夫々の接続部には図中矢印方向に
力Ｐ１、Ｐｒｏ 、 Ｐ２ 、 Ｐ２Ｏが発生し、弾性
変形部４ａは図中一点鎖線表示のように軸心に対して対
称に変形するようになる。従って前述の場合よシも高速
回転によるアンバランス力を発生しない。因みに前述の
場合は弾性変形部が締結部と外周面上の１ケ所で接続さ
れているので、トルクの増加と共にその重心が回転中心
からずれ、高速回転時にアンバランス素となり、振動発
生の原因となる。
さんで対向する２ケ所で接続し１弾性変形部４ａと締結
部４ｃとを１弾性変形部４ａと締結部４ｂとの接続部か
ら９０°位相をずらし、かつ軸心をはさんで対向する２
ケ所で接続した。このようにすることによシ、第４図に
も示されているようにトルクΔＴが負荷軸３に作用する
と１弾性変形部４ａの夫々の接続部には図中矢印方向に
力Ｐ１、Ｐｒｏ 、 Ｐ２ 、 Ｐ２Ｏが発生し、弾性
変形部４ａは図中一点鎖線表示のように軸心に対して対
称に変形するようになる。従って前述の場合よシも高速
回転によるアンバランス力を発生しない。因みに前述の
場合は弾性変形部が締結部と外周面上の１ケ所で接続さ
れているので、トルクの増加と共にその重心が回転中心
からずれ、高速回転時にアンバランス素となり、振動発
生の原因となる。
第５図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は切削抵抗として曲げ力、軸力およびトルクが作
用するドリル加工機に適用した場合である。本実施例で
は弾性体を、ドリル６を保持し、かつ主軸２ａとボール
７、ローラベアリング８を介して設けられたコレットチ
ャック３ａと主軸２ａとの間に設け、かつ径方向に変形
自在な弾性リング４で形成した。すなわちドリル６を取
シ付けるコレットチャック３ａｌｉｚ、その中心軸上に
ボール７、外周部にローラベアリング８をはさむと共に
１弾性リング４を介して主軸２ａに固定した。そしてこ
の弾性リング４の弾性変形部４ａの外周面に、所定間隙
を介して直角に非接触変位センサ１を設置した。このよ
うにすることによりドリル６に加わる軸力はボール７に
よ）受け１曲げ力はローラベアリング８によシ受けるよ
うになって、トルクのみが弾性リング４に作用するよう
になシ、トルク、曲げ力および軸力が同時に作用する場
合でもトルクを精度よく計測することができる。因みに
前述の場合は弾性リングの弾性変形部は、外周部の一部
分で締結部に続いているので、曲げ力あるいは軸方向の
力により容易に撓み、曲げ力あるいは軸力が加わる場合
には正確なトルク測定が困難となる。
実施例は切削抵抗として曲げ力、軸力およびトルクが作
用するドリル加工機に適用した場合である。本実施例で
は弾性体を、ドリル６を保持し、かつ主軸２ａとボール
７、ローラベアリング８を介して設けられたコレットチ
ャック３ａと主軸２ａとの間に設け、かつ径方向に変形
自在な弾性リング４で形成した。すなわちドリル６を取
シ付けるコレットチャック３ａｌｉｚ、その中心軸上に
ボール７、外周部にローラベアリング８をはさむと共に
１弾性リング４を介して主軸２ａに固定した。そしてこ
の弾性リング４の弾性変形部４ａの外周面に、所定間隙
を介して直角に非接触変位センサ１を設置した。このよ
うにすることによりドリル６に加わる軸力はボール７に
よ）受け１曲げ力はローラベアリング８によシ受けるよ
うになって、トルクのみが弾性リング４に作用するよう
になシ、トルク、曲げ力および軸力が同時に作用する場
合でもトルクを精度よく計測することができる。因みに
前述の場合は弾性リングの弾性変形部は、外周部の一部
分で締結部に続いているので、曲げ力あるいは軸方向の
力により容易に撓み、曲げ力あるいは軸力が加わる場合
には正確なトルク測定が困難となる。
上述のように本発明は高速回転においても応答性のよい
トルク測定ができるようになって、高速回転においても
応答性のよいトルク測定を可能としたトルク検出方法及
びその検出装置を得ることができる。
トルク測定ができるようになって、高速回転においても
応答性のよいトルク測定を可能としたトルク検出方法及
びその検出装置を得ることができる。
第１図は本発明のトルク検出装置の一実施例の正面図、
第２図は同じく一実施例のトルク検出装置主要部の機能
を示す斜視図、第３図は本発明のトルク検出装置の他の
実施例の正面図、第４図は第６図のＸ−Ｘ線に沿うトル
ク検出装置主要部の機能を示す断面図、第５図は本発明
のトルク検出装置の更に他の実施例のドリル加工機要部
の縦断側面図である。 １・・・非接触変位センサ、２・・・駆動軸、２ａ・・
・主軸、３・・・負荷軸−３ａ・・・コレットチャック
、４・・・弾性リング、４ａ・・・弾性変形部、４ｂ−
４３・・・締結部、６・・・ドリル、７・・・ポール、
８・・・ローラベアリング。 代理人 弁理士 小川筋力 −１ ′７Ｊ、１図 第２図 第３図 入 第４０ Ｆ′ｌＯ
第２図は同じく一実施例のトルク検出装置主要部の機能
を示す斜視図、第３図は本発明のトルク検出装置の他の
実施例の正面図、第４図は第６図のＸ−Ｘ線に沿うトル
ク検出装置主要部の機能を示す断面図、第５図は本発明
のトルク検出装置の更に他の実施例のドリル加工機要部
の縦断側面図である。 １・・・非接触変位センサ、２・・・駆動軸、２ａ・・
・主軸、３・・・負荷軸−３ａ・・・コレットチャック
、４・・・弾性リング、４ａ・・・弾性変形部、４ｂ−
４３・・・締結部、６・・・ドリル、７・・・ポール、
８・・・ローラベアリング。 代理人 弁理士 小川筋力 −１ ′７Ｊ、１図 第２図 第３図 入 第４０ Ｆ′ｌＯ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、トルク伝達軸系のトルクを非接触で検出するトルク
検出方法において、前記トルク伝達軸系の所定位置にそ
のトルクの大きさに追従して変形する弾性体を設けて前
記トルク伝達軸系を回転させ、前記回転時の弾性体の変
形量を前記弾性体に対向配置した非接触変位センサで検
出することを特徴とするトルク検出方法。 ２、前記トルク伝達軸系が、駆動軸および負荷軸で構成
されたものである特許請求の範囲第１項記載のトルク検
出方法。 ３、前記トルク伝達軸系が、ドリル加工機のドリルを保
持するコレットチャックおよび主軸で構成されたもので
ある特許請求の範囲第１項記載のトルク検出方法。 ４、前記弾性体が、その径方向に変形自在な弾性リング
で形成されたものである特許請求の範囲第１項記載のト
ルク検出方法。 ５、前記非接触変位センサが、渦電流型または静電容量
型である特許請求の範囲第１項記載のトルク検出方法。 ６、トルク伝達軸系のトルクを非接触で検出するトルク
検出装置において、前記検出装置を、前記トルク伝達軸
系の所定位置に設け、かつそのトルクの大きさに追従し
て変形する弾性体と、この弾性体に所定の間隙を介して
対向配置し、かつその変形量を検出する非接触変位セン
サとで構成したことを特徴とするトルク検出装置。 ７、前記非接触変位センサが、渦電流型または静電容量
型である特許請求の範囲第６項記載のトルク検出装置。 ８、前記トルク伝達軸系が、駆動軸および負荷軸で構成
されたものである特許請求の範囲第６項記載のトルク検
出装置。 ９、前記トルク伝達軸系が、ドリル加工機のドリルを保
持するコレットチャックおよび主軸で構成されたもので
ある特許請求の範囲第６項記載のトルク検出装置。 １０、前記弾性体が、前記駆動軸と負荷軸との間に接続
された締結部、弾性変形部よりなる弾性リングで、前記
締結部と弾性変形部とは弾性変形部が半径方向に変形自
在に締結形成されたものである特許請求の範囲第６項ま
たは第８項記載のトルク検出装置。 １１、前記弾性体が、前記ドリルを保持し、かつ前記主
軸とポール、ローラベアリングを介して設けられたコレ
ットチャックと前記主軸との間に設けられ、かつ径方向
に変形自在な弾性リングである特許請求の範囲第６項ま
たは第９項記載のトルク検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61089913A JPH067073B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | トルク検出方法及びその検出装置 |
| US07/040,124 US4785675A (en) | 1986-04-21 | 1987-04-20 | Method of and device for detecting torque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61089913A JPH067073B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | トルク検出方法及びその検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247222A true JPS62247222A (ja) | 1987-10-28 |
| JPH067073B2 JPH067073B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=13983947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61089913A Expired - Lifetime JPH067073B2 (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | トルク検出方法及びその検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4785675A (ja) |
| JP (1) | JPH067073B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01150827A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-13 | Hitachi Ltd | トルク検出装置 |
| JPH01274026A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-01 | Hitachi Ltd | トルク検出装置 |
| JPH03121709A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Hitachi Ltd | スピンドル装置とその工具交換方法 |
| WO2012018031A1 (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | 株式会社トライフォース・マネジメント | トルクセンサ |
| WO2012070285A1 (ja) * | 2010-11-25 | 2012-05-31 | 株式会社トライフォース・マネジメント | トルクセンサ |
| WO2016121128A1 (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社トライフォース・マネジメント | トルクセンサ |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3922860A1 (de) * | 1989-07-12 | 1991-01-17 | Bosch Gmbh Robert | Messeinrichtung zur bestimmung des drehmoments |
| US5046371A (en) * | 1990-01-08 | 1991-09-10 | Kronberg James W | In-line rotating capacitive torque sensor |
| DE4004589A1 (de) * | 1990-02-15 | 1991-08-22 | Bosch Gmbh Robert | Messvorrichtung an wellen zur bestimmung des drehmoments und/oder des drehwinkels |
| US5440938A (en) * | 1993-02-01 | 1995-08-15 | Liberty Technologies, Inc. | System for determining shaft load parameters including shaft windup angle per unit length, torque output and power output in a generally cylindrical rotating shaft |
| JP2001186794A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Kaneo Takaku | 三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置 |
| EP2293009B1 (en) * | 2000-09-20 | 2012-05-09 | Bridgestone Corporation | Residual torsion measuring apparatus |
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