JPS6229007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は負荷トルク検出装置に関するもので
ある。

従来技術 従来、負荷トルクの検出方法としては、例えば
特公昭53−22474号、特公昭54−6101号、特公昭
54−6102号及び特公昭54−37513号公報に記載の
ものがあつた。

特公昭53−22474号公報記載のものは、駆動軸
と被駆動軸に磁石をそれぞれ配設するとともに、
その外周にそれぞれ近接スイツチを設けたもので
あつて、被駆動軸に負荷トルクが加わつた時、ト
ルクの大きさに比例して両磁石が相対的に角変位
する大きさを前記両近接スイツチから出力される
パルス信号の位相差としてとらえ、この位相差に
基づいて負荷トルクを検出するものである。そし
て、所定の負荷トルク値、すなわち最大位相差を
設定するのは、基準となる駆動軸側の近接スイツ
チのオンに応答して一定時間（最大位相差）オン
を保持する単安定マルチバイブレータである。し
かし、同マルチバイブレータのオン時間を決定す
る時定数回路は正確な時間を設定することは非常
にむつかしく、正確な負荷トルク検出はできなか
つた。しかも、ある負荷トルクの状態からその負
荷トルク値以下に下がつた状態の所定負荷トルク
値の検出はさらにむつかしくなり、簡単かつ正確
な負荷トルク検出はできなかつた。

さらに、この位相差を利用した方法では、被駆
動軸の回転中のときどきの負荷トルクの変動状態
及び変動値を検出することはできない。

特公昭54−6101号及び特公昭54−6102号公報記
載のものは、検出する負荷トルク値が予め固定的
に設定した構成になつているため、種々の所定の
負荷トルク値を検出するためには被検出体若しく
は検出体の設置状態をいちいち変えなければなら
ない。しかも前記と同様に小さな負荷トルク検出
並びに負荷トルクの変動を検出することはできな
い。

又、特公昭54−37513公報記載のものは、負荷
トルクの変動を差動トランスの２次電圧の変化と
して検出するものである。しかし、一般に差動ト
ランスの１次側のトランスに供給される交流電圧
は外部電圧の変動及びノイズによつて変動して２
次電圧も変動するため、正確な負荷トルク値は求
められない。しかも、検出される２次電圧はアナ
ログ量であるため、負荷トルクの変化に対する２
次電圧の変化を求める換算は前記１次側の電圧変
動も伴うこともあつてむつかしく、負荷トルク値
を簡単かつ正確に求めることはできない。

目 的 この発明は前記問題を解消し、簡単かつ正確に
広い範囲の負荷トルク値及びそのときどきの負荷
トルクの変動を検出することのできる負荷トルク
検出装置を提供するにある。

実施例 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に
従つて説明する。

第１図において、原動軸１は軸部２と円筒状の
筒状部３とを固定ボルト４で互に連結固定したも
のであつて、ケース５に回転可能に支持されてい
る。プーリ６は前記原動軸１の軸部２に固定ボル
ト７により連結固定され、ベルト（図示せず）を
介してモータ等の回転駆動を原動軸１に伝達す
る。

筒状の従動軸８は基端部にて前記ケース回転可
能に支持され、かつ前記原動軸１と同一軸線上に
配設されて、その先端部において滑動リング９に
より原動軸１内に相対回転可能に支持されてい
る。被駆動軸１０はその先端部（図示せず）にド
リル等の工具が取着され、その基端部が前記従動
軸８内に嵌挿され、スプライン１１ａ及びスプラ
インキー１１ｂにより従動軸８に対して一体回転
及び軸線方向への相対移動可能に連結されてい
る。

回転運動伝達手段としての伝達スプリング１２
は前記従動軸８の周りに僅かな間隙をおいて円心
上巻装され、その一端が筒状部３の基端部に連結
固定され、他端が従動軸８のフランジ部８ａに連
結固定されていて、原動軸１の回転力を従動軸８
に伝達する。なお、前記被駆動軸１０に非常に大
きな負荷トルクが加わり、従動軸８に対して原動
軸１が回転方向に360゜角変位（１回転）したと
き、前記伝達スプリング１２がねじれて従動軸８
の外周面に巻き付くようになつている。

回転円板１３は前記従動軸８のフランジ部８ａ
にネジ１４で固定され、同従動軸８とともに回転
する。そして本実施例において、回転円板１３に
は第２図に示すように略180゜の円弧でもつて被
検出部１５が従動軸８の軸線を中心として同一円
周上に透設されている。

遮蔽板１６は前記円板１３と相対向するように
前記原動軸１の筒状部３先端部にネジ１７で装着
され、同原動軸１とともに回転する。そして、本
実施例において遮蔽板１６には第３図に示すよう
に前記回転円板１３と相対向したとき、前記被検
出部１５を遮蔽する遮蔽部１６ａが形成されてい
る。又、前記回転円板１３に対して遮蔽板１６は
原動軸１の停止状態において第２図に一点鎖線で
示す相対位置となるように配設される。

発光ダイオードからなる角変位検出用信号発生
器１８とホトトランジスタからなる信号検出器１
９はケース５内の支持部材２０，２１にそれぞれ
支持され、前記回転円板１３及び遮蔽板１６を介
して互いに相対向するように配設されている。そ
して、信号検出器１９は角変位検出用信号発生器
１８からの光を前記回転円板１３の被検出部１５
を介して受光し、検出信号SG１を出力する。

第５図に示す発振器２２は前記原動軸１の回転
数よりも充分に大きい一定周期のパルス信号SG
２を連続的に前記角変位検出信号発生器１８に出
力して、同パルス信号SG２を同信号発生器１８
により、同パルス信号SG２と同じ周期で発光さ
れる光信号SG３に変換させる。

今モータ等で原動軸１を回転させて前記被駆動
軸１０を無負荷の状態で回転させた時、伝達スプ
リング１２の弾性力により遮蔽板１６は回転円板
１３に対して回転方向へ若干相対変位した後は平
衝がとれて、相対的な角変位を生ずることなく同
円板１３と同じ回転速度で回転される。そして、
この状態で前記遮蔽板１６によつて遮蔽されてい
ない領域の被検出部１５が前記信号発生器１８及
び信号検出器１９間を通過する間に、同信号発生
器１８から間欠的に出力される交信号SG２の数
を40個とすると、信号検出器１９はこの光信号
SG２に応答して40個のパルス検出信号SG１を回
転円板１３が１回転するたびごとに出力する。

次に、被駆動軸１０に負荷トルクが加わつた
時、その負荷トルクにより遮蔽板１６は回転円板
１３に対して、そのトルクの大きさに比例して回
転方向に角変位するため、その角変位した分だけ
被検出部１５が遮蔽板１６の遮蔽部１６ａから新
たに表われる。従つて、信号検出器１９は回転円
板１３が１回転するたびごとに前記増加した分だ
け余分（α個）に信号発生器１８からの光信号
SG３を検出し、負荷トルクに比例した数（＝40
＋α）のパルス検出信号を出力することになる。

リセツト回路２３は前記信号検出回路１９から
の検出信号SG１と前記発振器２２からのパルス
信号SG２とを入力し、同両信号SG１、SG２の有
無を検出してリセツト信号SG4を出力する。すな
わち、前記検出信号SG１が出力されるタイミン
グが前記パルス信号SG２と同期しているため、
リセツト回路２３はパルス信号SG２が入力さ
れ、かつ、検出信号SG１が入力されなかつた時
にリセツト信号SG４を出力する。従つて、リセ
ツト回路２３は１回転ごとの信号検出器１９の光
信号SG２を検出した後、リセツト信号SG４を出
力する。

カウンタ回路２４は加算カウンタであつて、前
記信号検出器１９からの検出信号SG１が入力さ
れるたびごとにその数を加算カウントし、その計
数内容を次段の比較器２５に出力するとともに、
前記リセツト回路２３からのリセツト信号SG４
が入力されると、前記計数内容をクリアするよう
になつている。従つて、カウンタ回路２４は前記
回転円板１３すなわち被駆動軸１０の１回転のた
びごとに検出信号SG１をカウントし、その計数
内容を比較器２５に出力する。すなわち、被駆動
軸１０の１回転ごとにカウンタ回路２４でカウン
トされた検出信号SG１の総数は同被駆動軸１０
の１回転ごとの負荷トルク値〔Tx〕を意味し、
その負荷トルク値〔Tx〕が比較器２５に入力さ
れることになる。

異常値設定器２６は前記被駆動軸１０に加わる
負荷トルクの最大許容負荷トルク値〔Tmax〕を
設定するものであつて、比較器２５においてその
最大許容負荷トルク値〔Tmax〕を前記カウンタ
回路24から入力される負荷トルク値〔Tx〕と比
較判別できるようにコード化して同比較器２５に
出力する。

前記比較器２５は前記カウンタ回路２４及び異
常値設定器２６から出力される負荷トルク値
〔Tx〕と最大許容負荷トルク値〔Tmax〕とを比
較判別するものであつて、負荷トルク値〔Tx〕
が最大許容負荷トルク値〔Tmax〕と一致した
時、異常信号を異常表示装置２７に出力する。異
常表示装置２７は表示ランプ等で構成され、前記
異常信号に応答して点灯し、被駆動軸１０に異常
な負荷トルクが加わつていることを知らせる。

従つて、被駆動軸１０の負荷トルクは同被駆動
軸１０の１回転するたびごとに出力される信号検
出器１９の検出信号SG１の総数により正確に検
出することができる。

しかも、前記発振器２２から出力されるパルス
信号SG２の周期を高くすればより精度の高い負
荷トルク値を検出することができる。

なお、本実施例において、前記比較器２５から
の異常信号を異常表示装置２７に出力したもので
あるが、この異常信号を例えば原動軸１を駆動さ
せているモータ等の駆動手段を停止させるための
制御信号にしてもよい。又、前記異常値設定器２
６で設定した最大許容負荷トルク値のかわりに最
低許容負荷トルク値を設定できるようにするとと
もに、前記比較器２５を負荷トルク値〔Tx〕が
一定の状態から下がつて、前記最低許容負荷トル
ク値に達した時、異常信号が出力されるようにす
れば、被駆動軸１０が軽負荷になつたことを検出
することも可能となる。

さらに前記カウンタ回路２４からの計数内容を
演算制御回路３０に出力し、その計数内容に基づ
いて被駆動軸１０が無負荷状態からどれだけ負荷
トルクが加わつたかの増加分を演算し、次段の表
示装置３１に１回転ごとの又は所定の回転回数お
きの負荷トルクの変動を表示させるようにしても
よい。

又、原動軸１に回転円板１３を取付け、従動軸
８に遮蔽板１６を取付けるように構成してもよ
い。

さらに、前記伝達スプリングに代えて、トーシ
ヨンバー又は磁力による回転伝達機構にしてもよ
い。

効 果 以上詳述したようにこの発明によれば、簡単か
つ正確に、しかも広い範囲の負荷トルク値及びそ
のときどきの負荷トルクの変動を検出することが
できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した原動軸及び従動
軸に対する遮蔽板及び回転円板の取付け状態を示
す部分縦断面図、第２図は回転円板の正面図、第
３図は遮蔽板の正面図、第４図は回転円板及び遮
蔽板に対するホトカプラの配置状態を示す側面
図、第５図は電気ブロツク回路図である。 原動軸……１、従動軸……８、被駆動軸……１
０、伝達スプリング……１２、回転円板……１
３、被検出部……１５、遮蔽板……１６、遮蔽部
……１６ａ、角変位検出用信号発生器……１８、
信号検出器……１９、リセツト回路……２３、カ
ウンタ回路……２４、比較器……２５、異常値設
定器……２６、異常表示装置……２７。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動される原動軸１と、 その原動軸１と同一軸線上に配設された従動軸
   ８と、 それらの軸１，８間において原動軸１の回転運
   動を従動軸８側に伝達するように配設され、且つ
   従動軸８側の負荷の大きさに応じて原動軸１と従
   動軸８との間において360゜以下の範囲で相対的
   に角変位を生じさせる回転運動伝達手段１２と、 前記原動軸１と従動軸８とのいずれか一方に取
   付けられ、それらの軸線を中心とする同一円周上
   に角変位検出用被検出部１５が360゜よりも少な
   い範囲で連続して形成された回転円板１３と、 その回転円板１３の角変位検出用被検出部１５
   と同一円周上の一定位置に向かつて前記原動軸１
   の回転数よりも充分大なる周波数の直進性を有す
   る光学的パルス列信号SG３を発生するためのパ
   ルス列発生手段１８と、 そのパルス列発生手段より発生された光学的パ
   ルス列数信号SG３の進行方向上に前記回転円板
   １３の角変位検出用被検出部１５が位置する時、
   その被検出部１５を通過若しくは被検出部１５に
   よつて反射される前記光学的パルス列信号SG３
   を検出する検出体１９と、 前記原動軸１と従動軸８との他方に取付けら
   れ、前記検出体１９による光学的パルス列信号
   SG３の検出を無効化するように、前記回転円板
   １３の角変位検出用被検出部１５を遮蔽するため
   の遮蔽部１６ａを有し、原動軸１と従動軸８との
   角変位に応じて前記検出体１９が検出し得るパル
   ス数が増減するように角変位検出用被検出部１５
   を遮蔽・開放するための遮蔽板１６と、 前記検出体１９の検出信号SG１を受けてそれ
   を計数し、原動軸１の一回転毎の原動軸１と従動
   軸８との角変位を計測するカウンタ２４と、 前記原動軸１の一回転毎に検出体１９により検
   出されたパルス数を計数した後に前記カウンタ２
   ４の内容（Tx）をリセツトするための信号SG４
   を発生するためのリセツト信号発生手段２３と よりなる負荷トルク検出装置。