JPH0228528A - トルク測定装置 - 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】 ｌｌＬへ４龍次」 本発明は、例えば船舶のスクリューシャットなど実稼動
軸のねじれ角を位相差に変換してトルクを測定する装置
に関する。

監迷！υｌ側 この種の装置としては、特公昭５３−５８２８号「トル
ク測定装置」がある、これは輪方向に間隔を隔てた軸上
の２点にマーク体としての磁性体よりなる歯車を固着し
、その歯車の周囲にマーク検出体としての電磁ピックア
ップ（以下、ＰＵと略記する）を複数個配置し、それぞ
れの歯車ごとにその周囲のＰＵの出力の合成出力信号を
形成し、その両合成出力信号同士の位相差を測定するよ
うにしたものである。

これにおいて、軸が回動し、それと一体の歯車が回動す
ると、各ＰＵには歯車歯形に対応した略正弦波状の電圧
出力が発生し、その各歯車ごとのＰＵ群の合成信号の形
成が行なわれる。軸がトルクを伝達すると、紬にはその
トルクの大きさに比例したねじれ角が生じ、その結果、
二つの歯車間の回動方向の相対位置が変化し、それによ
りＰＵ出力の位相が変わる、したがって、その二つの歯
車に対して設けられた各ＰＵ群の合成出力間の位相差を
例工ばクロックパルスにより測定することによりトルク
が求められる。

しかして、これにおいては、紬とＰＵの間に軸断面方向
の相対変位が生じ、その結果、各ＰＵ小出力トルクとは
無関係の位相変化が生じても、ＰＵ群全体でみれば、そ
の位相変化は幾何的関係に基づく進み、遅れの両方が含
まれているので、合成による相殺が行なわれ、トルクに
対応した位相変化のみが取出せることになる。

発明が解決しようとする課題 ところで、トルクは比較的長い時間の平均値の測定ばか
りではなく、過渡的挙動を求める目的で短い時間ごと、
さらには歯車の歯ピツチ回動ごとなどの瞬時値に近い値
の測定が要求されている。

この場合、問題となるのは、歯車の歯ピツチ誤差と、位
相差測定時の位相差ゲートとクロックパルスとの非同期
誤差である。スナワち、第３図に示すように、歯ピツチ
誤差があると、軸が定常回転しても二つのＰＵ出カイ。

口開の位相差へが変動してしまう。また、その位相差ハ
の測定に際してはクロックパルスを内挿して量子化二を
行なうが、位相差とクロックパルスとが位相差デートの
始点、終点で非同期となるため、それに伴なう誤差が避
けられない。

このうち、歯車のピッチ誤差については、歯車の周囲に
配置するＰＵの数を増加すれば、それにより誤差は相殺
させることが可能であり、適宜に増加させればよい。他
方、非同期誤差に関しては、内挿クロックパルスの周波
数を大にして、その非同期誤差の重みを小にすることが
考えられるが、そうしても高速回転時における内挿クロ
ックパルス数は限られた数であり、低速から高速まで全
域にわたって正確な測定値を得ることは困難であった。

本発明は、比較的短い時間ごとにトルクを測定する場合
においても、非同期誤差の影響の少ない測定装置を得る
ことを目的とするものである。

見里上邂迭ｔ、ｂｉ巨慕引Ｅ文 上記課題を解決するために、本発明は、動力伝達軸の軸
方向の異なる複数の位置に、周方向に略等ピッチでマー
クの形成されたマーク体を設け、その各マーク体の周囲
にマークと対向させてマーク検出体を多数個配置し、そ
の各マーク検出体の出力を位相差演算器に導入し、異な
るマーク体上で各ランダムに選んだ任意位置のマーク検
出体の出力を対として、各対の出力の位相差加算値を算
出するようにしたものである。

上記マーク体を設ける軸方向の異なる複数位置は、多い
方が効果的であり、その数が３゜４．５・・・のときの
出力の対は、２のときに比べてそれぞれ３，６．１０倍
となる。

作用 以上のものにおいて、軸が回動し、それと一体のマーク
体が回動すると、各マーク検出体にはマーク体のマーク
に対応した周期的な出力が生じる。そして、それぞれの
異なるマーク体に対して設けられたマーク検出体の任意
に選択された出力同士の位相差がクロックパルスを内挿
することにより測定される。すなわち、いま細土の異な
る位置に配置したマーク体の数をＮ、その各マーク体の
周囲に配置したマーク検出体のＭとし、各マーク検出体
の出力を必要な数だけ分岐して用いると、この場合に求
められる位相差の数はＭＮ（Ｎ−１）／２となる。この
位相差の各々は、マーク体のマークピッチ誤差の影響を
受け、また量子化の際には非同期誤差を生じているが、
これら全ての量子化された位相差、すなわちクロックパ
ルス数に変換された位相差が加算される結果、ピッチ誤
差と共に非同期誤差の相殺が行なわれ、これらの誤差は
微小化される。

実施例 実施例を参照して説明すると、第１図において、船舶の
プロペラシャフト４０には第１〜第３歯車１〜３が固着
され、１部がそれぞれの固定具？、８．９により船体に
固着されたＰＵ取付環が、それぞれ歯車１〜３の外方に
同心に配置され、その取付環にはそれぞれＭ個の電磁式
のピックアップからなるＰＵ（以下、ＰＵと略称する）
の群ｉｎ、２ｎ、３ｎが略等ピッチでそれぞれ固着され
ている。

したがって、シャフト４０が回動すると、各歯車１〜３
に対するＰＵ群がらはＭ個の正弦波状出力が発生し、ト
ルクに応じてその各々の位相が変化することになる。

第２図は、そのＰＵの群ｉｎ、２ｎ、３ｎの位相差演算
器であり、ＰＵの群１ｎと２ｎの各Ｍ個の出力がデート
制御回路群５０に、ＰＵの群１ｎと３ｎの各Ｎ個の出力
がゲート制御回路群６０に、ＰＵの群２ｎと３ｎの各Ｎ
個の出力がデート制御回路群７０にそれぞれ導入され、
それぞれのゲート制御回路群５０〜７０において適宜に
選定した出力が対となり、Ｍ個の位相差デート制御信号
を形成し、それは各対応するゲート群８０，９０，１０
０の各Ｍ個のデートの一方の入力端に導入されている。

そして、その各Ｍ個の他方の入力端には、クロックパル
ス発生５１２０のクロックパルスをＭ段移相させ、互に
異なった位相を有するようにしたＭ種のクロックパルス
が導入され、そこを通過したクロックパルスが、加算器
１１０に送られてその内部の各対応する３個のカウンタ
で図示されない制御部により定められる測定時間だけ計
数された後、その３個の計数値の加算値がメモリ１３０
に送られ、メモリへの転送後加算器１１０はゼロリセッ
トされ、再び前記の計数動作が開始されるように制御さ
れている。

したがって、これにおいては、同時に３Ｍ個の位相差の
測定が行なわれ、その加算値を得ていることになり、結
局、従来技術において、測定時間を長くして３Ｍ個の位
相差の加算値を得る場合と全く同様の効果を短い時間で
達成していることになる。

尚、上記実施例においては、歯車の数を３とした場合で
あるが、２あるいは４．５・・いずれもよく、その個数
が大になる程、またその周囲に配置するＰＵの個数が大
になる程、−度に加算される位相差の数が増加し、結局
、ピッチ誤差、非同期誤差の改善効果が大となるので、
それだけ測定時間が短かくても精度のよい測定が行なえ
ることになる。

発明の効果 以上のとおりであり、本発明によれば、軸上に固着する
マーク体の数Ｎ、その各々の周囲に配置するマーク検出
体の数をＭとおくと、マーク検出体の出力周期ごとに位
相差が同時にＭＮ（Ｎ−１）／２個加算されるので、短
かい時間で多数個の位相差の平均が行なわれて誤差改善
がなされ、短時間ごとのトルク値を正確に測定すること
ができる。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は第１図
のものの出力が導入される位相差演算器の実施例を示す
ブロック線図、＄３図は従来のものの出力波形図である
。 １．２．３：歯車 ｉ　ｎ、　２　ｎ、　３　ｎ：　　ピックアップの群山 願 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、動力伝達軸の軸方向の異なる複数の位置に、周方向
   に略等ピッチでマークの形成されたマーク体を設け、そ
   の各マーク体の周囲にマークと対向させてマーク検出体
   を多数個配置し、その各マーク検出体の出力を位相差演
   算器に導入し、異なるマーク体上で各ランダムに選んだ
   任意位置のマーク検出体の出力を対として、各対の出力
   の位相差加算値を算出するようにしたところのトルク測
   定装置。