JPS6266134A - ゼンマイトルクの測定方法 - 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、ゼンマイの巻上げトルクおよび巻戻しトル
クを良好な精度で電気的に迅速に測定する方法に関する
ものである。

従来技術 例えば自動車の座席に装着される乗員保護用の安全ベル
トは、収納部からのベルトの引出しは人力により行なわ
れるが、巻戻しによる収納部への格納は、内蔵したゼン
マイの巻取力により達成される。このような産業上の利
用分野に使用されるゼンマイは、弾性に富む強靭なステ
ンレス鋼等を材質とする細幅の長尺板材を巻回形成し、
これに加熱処理を施した後、所定のケースに収納したユ
ニットとして製造されるものである。このユニット化さ
れたゼンマイは、巻上げ力が加えられる入力側の端部と
、当該巻上げにより蓄積された力を巻戻しにより外部に
解放する出力側の端部とを備えている。

発明が解決しようとする問題点 前述の如く単一のユニットとしてケース中に組込まれた
ゼンマイは、出荷段階において一般にサンプリング抽出
され、その製造ロットにおけるゼンマイが所要の巻上げ
トルクおよび巻戻しトルクの公差中にあるか確認するた
め、トルクの測定が行なわれる。この場合における従来
の測定手法としては、当該ゼンマイの出力側をメータ指
示型のトルク計に接続し、またゼンマイの入力側を人手
により巻上げつつ段階的にトルク計の上昇値を順次読取
り（巻上げトルクの測定）、所要の回転数だけ巻上げた
後に当該ゼンマイの入力側を同じく人手により巻戻して
、順次任意の時点でトルク計の下降値を読取る（巻戻し
トルクの測定）作業を実施していた。

しかるにこの種のゼンマイは、一般にケース中に組込む
際にグリースが封入しであるため、そのグリースの粘度
による影響を受けて５巻上げおよび巻戻しの際の連続し
たデータの中で、本来のトルク値から上下に突出する不
正確な値を示すことがある。例えば第１図は、ゼンマイ
の巻上げ（往路）および巻戻しく復路）の過程における
トルクの変動を、後述する本発明に係る測定方法により
略連続的なトルク曲線としてデータ化したものであるが
、プロットした曲線から上下にばらついて散在している
点Ａが、このグリース粘度により影響を受けた不正確値
である。このグリースの影響による不正確値は、当該ゼ
ンマイの巻上げおよび巻戻しの過程におけるトルク変動
値の全てに関係して出るものではなく、前掲の図示のよ
うにランダムに表われる。従って連続的なトルク変動値
を求める限り、殆んど問題はないと云える。しかし前述
の如く、人手作業により間欠的なトルク変動値を読取る
ときは、任意の時点に停止して読取ったデータ指示値が
、往々にしてグリース粘度の影響を受けた不正確値であ
ることがあり得る。このように不正確な値をプロットし
てトルク変動をグラフ化しても、正確なトルク値となら
ないことは明らかである。

このように、従来の人手によるトルク測定は間欠的な測
定となるため、静止位置が必ずしも正確でない場合があ
り精度が良好でなく、また段階的な巻上げによるメータ
指示値の読取り・記入および段階的な巻戻しによるメー
タ指示値の読取り・記入を必要とするため、測定に多く
の時間と手間とが掛かる欠点がある。

発明の目的 この発明は、前述した人手作業によるゼンマイトルクの
測定に内在している欠点に鑑み、これを好適に解決する
べく提案されたものであって、ゼンマイトルクの測定を
人手によることなく電気的に測定して、連続的なトルク
変動を測定し得るようにして精度を向上させ、しかも短
時間で実施し得る新規なゼンマイトルク測定方法を提供
することを目的とする。

問題を解決するための手段 前記目的を達成するため、本発明に係るゼンマイトルク
の測定方法は、測定対象となるゼンマイの出力側をトル
ク変換器に接続すると共に、当該ゼンマイの入力側を回
転角検出手段を備えるモータの回転軸に接続し、所定の
回転速度で前記モータを予め設定した回転角度だけ一方
向に回転制御してゼンマイの巻上げを行なうと共に、前
記回転角度の設定値に達した時点で前記モータを前記回
転角度だけ所定の回転速度で逆方向に回転制御してゼン
マイの巻戻しを行ない、ゼンマイの巻上げ開始から巻戻
し終了に亘る期間の前記トルク変換器からの出力電圧と
、前記回転角検出手段からのモータの回転角の変動値と
から、前記ゼンマイの経時的な巻上げトルクおよび巻戻
しトルクの変動を演算することを特徴とする特 実施例 次に本発明に係るゼンマイトルクの測定方法につき、こ
れを好適に実施し得る装置およびこれを稼動させる制御
回路との関係において説明する。

第２図はトルク測定装置の一実施例の概略構成を示すも
のであって、基台１０上には、ロードセル等の圧電変換
素子からなるトルク変換器１２、ケースにユニット収納
されたゼンマイ１４を着脱自在に支持する直立基板１６
、前記ゼンマイ１４の巻上げおよび巻戻しを行なう駆動
源となる直流モータ１８および該モータ１８の回転角を
検出してその位置を監視する回転角検出手段としてのロ
ータリーエンコーダ２０が夫々配設されている。図示例
では、モータ１８の回転はベルトおよびプーリ２２を介
して独立の回転軸２４に伝達され、この回転軸２４の一
端部に前記ゼンマイ１４の入力側を接続すると共に、他
端部は前記ロータリーエンコーダ２０に接続されている
。また前記基板１６に取付けたゼンマイ１４の出力側は
、前記トルク変換器１２の入力軸に接続されている。

第３図は前記トルク測定装置におけるトルク測定動作を
制御するための、例えばマイクロコンピュータを内蔵し
た制御回路を示し、この制御回路は入出力装置２６を介
してデータの入力および演算並びにその結果の出力を行
なう中央処理ユニット（ＣＰＵ）２８と、前記モータ１
８の正逆転切換えおよび回転速度の制御を行う入力軸操
作回路３０と、この回路に接続してモータ１８を駆動す
るドライバ回路３２と、前記ロータリーエンコーダ２ｏ
から到来するパルスの計数を行うカウンタ回路３４とか
ら基本的に構成されている。なお前記トルク変換器１２
は、外来の荷重を受けて微弱電圧を発生するロードセル
が好適に使用され、この発生電圧は増幅回路３６により
電圧増幅された後、必要に応じて設けた電圧計３８を介
して、入出力回路２６より中央処理ユニット（ＣＰＵ）
２８に入力されるようになっている。

一般にキーボードを備える入出力装置２６には。

前記ゼンマイ１４の巻上げ回数を回転角度する設定指令
が入力され、例えば当該ゼンマイを２０回巻上げる場合
は、（３６０°×２０）の設定値が入力される。また入
出力装置２６の出力側には、例えばＸ−Ｙプロッタ４０
が接続され、このＸ−Ｙプロッタ４０から、トルク値を
Ｘ座標とし、ゼンマイ巻上げ回数をＹ座標とするトルク
曲線がグラフ表示として出力されるようになっている。

なおＸ−Ｙプロッタ４０の使用に替えて、ＣＲＴ等のデ
ィスプレイにより画面表示するようにしてもよい。

次に、本発明のトルク測定方法を実施する場合の操作側
につき説明する。第２図に示す装置において、トルクの
測定対象となるユニット化されたゼンマイ１４を基板１
６に取付け、当該ゼンマイ］４の出力側をトルク変換器
１２に接続すると共に、入力側を前記モータ１８とベル
トおよびプーリ２２を介して連結する回転軸２４に接続
する。

このときゼンマイ１４は、弾力を解放し尽くした無負荷
状態におかれている。

また入出力装置２６には、ゼンマイ１４に対する所望の
巻上げ回数を回転角度として設定した数値（例えば３６
０”　Ｘ２０回）が入力される。カウンタ回路３４の計
数値はリセットしておき、また入力軸操作回路３０には
、前記モータ１８を所定の回転速度でゼンマイ１４の巻
上げ方向へ回転させる指令および設定した巻上げ回数に
達した時点で、該モータを所定の回転速度で巻戻し方向
に逆転させる指令を前記入出力袋［！２６を介して入力
する。

次いで、操作ボタンにより前記中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）２８から入力軸操作回路３０に測定開始信号を与え
ると、当該回路３０からドライバ回路３２にモータ起動
信号が出される。これによりモータ１８は、予め設定さ
れた回転速度でゼンマイ１４の所定巻上げ方向に回転さ
れ、当該ゼンマイ１４を巻上げていく。このときゼンマ
イ１４の出力側に接続するトルク変換器１２の出力電圧
は、モータ１８の回転中に亘って増幅回路３６により増
幅された後、入出力袋［２６を介して中央処理ユニット
（ＣＰＵ）２８に入力される。またモータ１８の回転に
伴って、前記ロータリエンコーダ２０は所定周期のパル
スを発信し、このパルスはカウンタ回路３４を介して計
数され、当該モータ１８の回転角度として、入出力装置
２６を介して中央処理ユニット（ＣＰＵ）２８に入力さ
れる。

モータ１８↓こよるゼンマイ１４の巻上げが進行して、
所定の巻上げ回数（プリセットした回転角度）に達する
と、入力軸操作回路３０からモータ１８に逆転指令が出
され、所定の回転速度でのゼンマイ１４に対する巻戻し
が行なわれ、前記回転角度に等しい数値だけモータ１８
の逆転がなされると、当該モータ１８の回転が停止して
一連のトルク測定が終了する。

このようにモータ１８の回転が停止すると、中央処理ユ
ニット（ＣＰＵ）２８において、ゼンマイ１４の巻上げ
および巻戻しの過程で入力記憶されたトルク変換器１２
からのトルク変動値およびカウンタ回路３４を介して入
力されたモータ１８の回転角度のデータを基礎とする演
算が開始され、第１図の如く、ゼンマイ１４の各回転角
度に対応する当該時点での各トルク値をＸ−Ｙプロッタ
４０においてグラフ表示する。なおＸ−Ｙプロッタに替
えて、ＣＲＴによるディスプレイ表示としてもよいこと
は勿論である。

このように本発明に係るトルク測定方法によれば、ゼン
マイに対する巻上げおよび巻戻しを回転制御されたモー
タにより行ない、当該ゼンマイの連続的な回転角度の変
動に対応した出力トルクの変動をリアルタイムで測定す
ることができる。従って人手によるトルク測定に比べて
、迅速に短期間で行なうことができ、また連続測定が可
能であるからトルク測定精度が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はゼンマイの巻上げおよび巻戻しの過程における
トルクの変動を、本発明に係る測定方法により略連続的
なトルク曲線としてデータ化したグラフ図、第２図は本
発明に係るゼンマイトルクの測定方法の実施に好適に使
用されるトルク測定装置の概略構成図、第３図は第２図
に示すトルク測定装置を稼働させる制御回路のブロック
図である。 １２・・・トルク変換器　　１４・・・ゼンマイ１８・
・・モータ　　　　　２０・・・回転角検出手段２６・
・・入出力装置 ２８・・・中央処理ユニット（ＣＰＵ）３ｏ・・・入力
軸操作回路　３２・・・ドライバ回路３４・・・カウン
タ回路　　３６・・・増幅回路４０・・・Ｘ−Ｙプロッ
タ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象となるゼンマイの出力側をトルク変換器
   に接続すると共に、当該ゼンマイの入力側を回転角検出
   手段を備えるモータの回転軸に接続し、所定の回転速度
   で前記モータを予め設定した回転角度だけ一方向に回転
   制御してゼンマイの巻上げを行なうと共に、前記回転角
   度の設定値に達した時点で前記モータを前記回転角度だ
   け所定の回転速度で逆方向に回転制御してゼンマイの巻
   戻しを行ない、ゼンマイの巻上げ開始から巻戻し終了に
   亘る期間の前記トルク変換器からの出力電圧と、前記回
   転角検出手段からのモータの回転角の変動値とから、前
   記ゼンマイの経時的な巻上げトルクおよび巻戻しトルク
   の変動を演算することを特徴とするゼンマイトルクの測
   定方法。
2. （２）ゼンマイの経時的な巻上げトルクおよび巻戻しト
   ルクの変動に関する演算値は、当該ゼンマイの巻上げ数
   および巻戻し数とトルク値との関係として、Ｘ−Ｙプロ
   ッタによりグラフ出力される特許請求の範囲第１項記載
   のゼンマイトルクの測定方法。
3. （３）ゼンマイの経時的な巻上げトルクおよび巻戻しト
   ルクの変動に関する演算値は、当該ゼンマイの巻上げ数
   および巻戻し数とトルク値との関係として、ＣＲＴ等の
   ディスプレイに画像出力される特許請求の範囲第１項記
   載のゼンマイトルクの測定方法。