JPH0562937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、モータ等のトルクの検出を行なうた
めのトルク検出方法に関し、特にトルク応答性に
優れたトルク検出方法に関する。

［従来の技術］ 従来、モータ等のトルクの検出を行なうトルク
検出装置は第５図に示すものが知られている。

この第５図で、トルクが計測されるたとえばモ
ータは、ドラム６０を取付けた軸６１に連結さ
れ、このドラム６０に負荷機構６２によつて負荷
が加えられることにより、モータのトルクが計測
される。

上記負荷機構６２を説明すると、ギアモータ６
３にネジ棒６４が連結されており、このネジ棒６
４の回転によつて、ナツト６５を取付けたブラケ
ツト６６が前後にストローク運動を行なう。この
ブラケツト６６の切欠き部に植設されたピン６
７，６８は、支軸６９，７０で軸支されたアーム
７１，７２の長孔７３，７４に挿入さており、ブ
ラケツト６６のストローク運動がアーム７１，７
２のてこの動きに変えられる。またアーム７１，
７２には圧着ピン７５，７６が付いており、アー
ム７１，７２のこのてこの動きによつて、支軸７
７，７８で軸支されたブレーキライニング７９，
８０が、強力な力でドラム６０側に押し付けられ
る。このドラム６０へ圧着力によつて、トルクが
計測されるモータに負荷が与えられる。

またブラケツト６６には、一端がハウジングに
固定された図示しないコイルバネの他端が取付け
られており、ドラム６６に圧着力が加えられる
際、上記負荷機構６２全体は、コイルバネと平衡
するまで反作用で回転する。この回転を磁気ポテ
ンシヨンメータ等の角度センサで検知し、電気回
路を通してトルクに比例した電圧を変換すること
で、トルクの計測が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記トルク検出装置では、負荷機構
６２全体がコイルバネで制御されるようになつて
おり、トルクが検出されるモータから見た慣性が
大きく、トルク応答が悪いという問題点がある。
特にステツピングモータのトルクを検出しようと
する場合、慣性が大きいと、駆動パルス信号に追
従できずモータに脱調が起こり、精度よくトルク
が検出できなくなるという問題が生じる。

また、上記負荷機構６２では、ドラム６０に圧
着力を与える力の伝達径路が長く、モータに負荷
をスムーズに加えることができないという問題が
ある。

また、上記負荷機構６２では上記伝達径路に力
のロスがあることから、負荷を可変する際、伝達
時間に遅えが生じるようになり、負荷応答性が悪
いという問題がある。

そこで本発明は、このような従来の問題点を解
決するために提案されたものであり、トルクが検
出されるモータから見た慣性を小さくすることが
できるトルク応答性のよい検出方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明のトルク検
出方法は被検出回転機の回転軸に連結して回転す
るドラムのドラム面に、一端部を支持し、他端部
にブレーキライニングを取付けた板バネを上記ド
ラム面に対して垂直方向に移動させることにより
ブレーキライニングをドラム面に対して水平に圧
差し、ドラム面とブレーキライニング間にドラム
の接続方向に働く力によつて上記板バネを撓ま
せ、この板バネの撓み量を変位センサにより検知
することで、上記被検出回転機のトルクを検出す
るものとしてある。

［作用］ したがつて本発明方法では、板バネをドラム面
に対して垂直に摺動させることにより、板バネに
取付けたブレーキライニングをドラム面に水平に
圧着し、ドラムが回転するトルクによつて撓む板
バネの撓み量を検知してモータ等の被検出回転機
のトルクを検出していることから、被検出回転機
から見た負荷が小さくなり、トルク応答性が改善
される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例のトルク検出方法を
説明するための斜視図であり、第２図は第１図の
正面図である。

図において、同心軸上にドラム１を取付けた連
結軸２には、トルクを計測しようとするモータ等
の被検出回転機の回転軸が連結される。またこの
ドラム１には、板バネ３，４にブレーキホルダ
５，６を介して取付けたウレタンゴム、アスベス
ト、硬質カーボン等のブレーキライニング７，８
によつて強力な圧着力が上下から加えられる。こ
の圧着力の印加は、板バネ３，４の支持点Ｏ１，
Ｏ２側に設けられるネジシヤツクとギアモータに
よつて行なわれる。上下に板バネ３，４が設けら
れているのは、ドラム１の上下に均等に圧着力を
加えて力を平衡させるためと、両回転方向のトル
クの計測を行なえるようにするためである。

ここで、上記ドラム１の直径をＤ、ブレーキラ
イニング７，８による圧着力（全法圧力）をＰ、
圧着力Ｐによつてドラム１の接線方向に働く力を
Ｆ、ドラム１とブレーキライニング７，８間の摩
擦係数をμ、ドラム１に作用しているトルクをＴ
とすれば、トルクＴは、 Ｔ＝Ｆ・Ｄ＝μP・Ｄ となる。この式から、圧着力Ｐを大きくするかま
たは摩擦係数μを大きくすることで、ドラム１の
直径Ｄを小さくすることができる。トルクＴの検
出においては、モータ側から見た慣性を小さくす
る必要があることから、直径Ｄを小さくしてドラ
ム１をできるだけ小型化する必要がある。

また上記板バネ３，４は、接線方向に働く力Ｆ
に比例して撓むことがら、板バネ３，４のバネ定
数をＫ、板バネ３，４の撓み量をδとすれば、こ
の撓み量δは、 δ＝Ｋ・Ｆ となる。この式よりＦ＝δ／Ｋとなり、これを前式 に代入すればトルクＴは、 Ｔ＝δ／Ｋ・Ｄ となる。

したがつて、板バネ３，４の撓み量δを検出す
ることにより、モータのトルクＴを測定すること
ができる。

この撓み量δは、板バネ３，４の先端側方に配
設される磁気変位センサ等の変位センサ９，１０
により無接触に検出される。図示の例では、ドラ
ム１が右方向に回転していることから、センサに
対して遠くのように撓む板バネ４の撓み量δを変
位センサ１０により検出するようにしている。

上記変位センサ９，１０は、板バネ３，４の支
持点Ｏ１，Ｏ２部でスペーサを介して固定される
センサ取付板に取付けられる。

なお、ブレーキライニング７，８がドラム１に
圧接する時、板バネ３，４は支持点Ｏ１，Ｏ２を
中心にした回転変位になるが、板バネ３，４の長
さを撓み量δに対して充分大きく取れば直線変位
とみなすことができる。

このように本発明のトルク検出方法は、従来の
ように前記負荷機構６２全体が回転するのではな
く、ブレーキライニング７，８を取付けた板バネ
３，４が変位するだけであり、トルクが検出され
るモータから見た慣性が小さく、トルク応答性が
良好である。

つぎにブレーキライニング７，８を取付けた板
バネ３，４をドラム１に圧着する機構の例を第３
図の側面図で参照して説明する。

この例では、軸受１１，１２に軸支された連結
軸２に、フイン構造のドラム１が取付けられてい
る。このようにしてドラム１をフイン構造とする
ことにより、ブレーキライニング７，８の圧着時
とドラム１の発熱を良好に放熱することができ
る。

上述の板バネ３，４は、固定レールと移動レー
ルから成るリニアガイドテーブル１３，１４の移
動レール１５，１６側に固定されている。また板
バネ３，４の支持点部にはスペーサを介してセン
サ取付板１７，１８が固定されており、このセン
サ取付板１７，１８の端部には、上述の変位セン
サ９，１０が板バネ３，４面に垂直に取付けられ
ている。

上記移動レール１５，１６には、それぞれ逆ネ
ジとなる雌ネジが形成されており、この雌ネジに
はネジ棒１９が螺合している。またこのネジ棒１
９には平ギア２０が取付けられており、この平ギ
ア２０にはギアモータ２１の駆動軸に取付けられ
たピニオギア２２が噛み合つている。

したがつて、ギアモータ２１の駆動により、板
バネ３，４がドラム１側に移動し、ブレーキライ
ニング７，８によつてドラム１が強力に圧着され
るようになる。

このようにリニアガイドテーブル１３，１４が
用いられていることで、板バネ３，４支持点部が
がたつくことがなく、ドラム１の上下に均等な圧
着力が作用するようになる。

またギアモータ２１とネジジヤツキにより力を
倍加してドラム１に圧着力を印加しているが、ブ
レーキライニング７，８とドラム１間のギヤツプ
は狭く設定でき、圧着後のドラム１方向への変位
量は極わずかであることから、ギアモータ２１、
および平ギア２０とピニオンギア２２のギア比や
ネジ棒１９のネジピツチを圧着力がさらに増加す
ように設定することができる。

また板バネ３，４はセンサ取付板１７，１８と
平行に上下動することから、ノイズ成分が入ら
ず、回転トルク成分のみを検出できる。

また従来のトルク計測時間（スキヤン時間）は
１分近くかかつていたが、上述の機構ではギアモ
ータ２１の回転が直接ネジ棒１９に伝わるととも
に、ドラム１を圧着するブレーキライニング７，
８に伝わるため、トルク計測時間が５秒程度に短
縮される。

つぎに、上記変位センサ９，１０から出力され
るセンサ出力をトルクに比例した電圧に変換する
回路を第４図に基づき説明する。

第４図で変位センサ９または１０からの出力
は、専用アンプ２５で増幅され、後段のオペアン
プ２６で、トルクに比例した電圧に変換される。
そして、出力端子２７からトルク検出信号か出力
される。可変抵抗２８はゼロ点調整用である。

なお、本発明はモータ以外に内熱機関等の被検
回転機のトルク検出にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明では、ブレーキライ
ニングを取付けた板バネをドラムに圧着し、この
板バネの撓み量を変位センサで無接触に検出して
トルクを計測している。

したがつて、トルクが検出されるモータから見
た負荷が小さくなりトルク応答性が良好となる。
特に本発明のトルク検出装置をステツピングモー
タのトルクの検出に用いた場合、脱調が起こらず
良好にトルクの検出を行なうことできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のトルク検出方法を
説明するための斜視図、第２図は第１図の正面
図、第３図は板バネの圧着機構を説明するための
側面図、第４図は変位センサのセンサ出力信号を
処理する回路図、第５図は従来のトルク検出装置
の斜視図である。 １……ドラム、２……連結軸、３，４……板バ
ネ、５，６……ブレーキホルダ、７，８……ブレ
ーキライニング、９，１０……変位センサ、１
３，１４……リニアガイドテーブル、１５，１６
……移動レール、１７，１８……センサ取付後、
１９……ネジ棒、２０……平ギア、２１……ギア
モータ、２２……ピニオンギア、２５……専用ア
ンプ、２６……オペアンプ、２７……出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検出回転機の回転軸に連結して回転するド
   ラムのドラム面に、一端部を支持し、他端部にブ
   レーキライニングを取付けた板バネを上記ドラム
   面に対して垂直方向に移動させることによりブレ
   ーキライニングをドラム面に対して水平に圧着
   し、ドラム面とブレーキライニング間にドラムの
   接線方向に働く力によつて上記板バネを撓ませ、
   この板バネの撓み量を変位センサにより検知する
   ことで、上記被検出回転機のトルクを検出するこ
   とを特徴とするトルク検出方法。