JPH06509164A - 軸方向に小形なトルク変換器 - 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】 軸方向に小形なトルク変換器 発　明　の　背　景 本発明は、一般的にいえば、動的構造物における応力とひずみを監視する装置に 関し、さらに詳しくいえは、動カニ具及びその他の回転機の出力トルクを測定す る変換器に関する。

動カニ具及びその他の回転機における動的応力とひずみを監視することが望まし いことが多い。そのような操作から得られるデータは問題になっている機器の性 能の評価を可能にする。ナツトランナまたはねじ回しなどの動カニ具の場合には 、そのデータはトルク出力の測定を可能にし、それによって工具が生ずる留め具 張力の計算を可能にする。プログラム可能な制御装置と結合された実時間フィー ドバックを用いると、所望の留め具張力を達成したとき、工具動力を自動的に切 ることを可能にする。これは組立ラインまたはその他の大量生産操作において留 め具による緊張動作を再現できるものにする利点を与える。さまざまな変換器が 回転機のトルク出力を測定するのに利用できる。そのような変換器のほとんどは 、それらの意図した用途に対してはきわめて満足であるが、場合によっては、変 換器の軸方向寸法が非常に大きくて、それらを用いるには工具の大きさを許容で きないほど太きくしなければならないことがある。工具を空間が限られている環 境で使用しなければならないときは、そのような寸法の増大は耐えられないこと がある。そのような場合には、留め具の張力を精度のあやしい手の込んだ工具の 組み合わせを用いることによってしか決定できない。

なお、寸法が大きくなり過ぎると、増大が重量を増大させ、扱いにくい大きさに なる原因となり、作業者の疲労を早めたり、さもなければ作業者の作業の質を落 とす可能性がある。

前述のことは、現在の装置と方法にあると分かっている限界を例示している。し たがって、上述の一つ以−ヒの限界を解消することに向けられた代替品を提供す ることが有益であることは明らかである。したがって、後でさらに完全に開示す る特徴を含む適当な代替品が提供される。

発　明　の　大　要 本発明の一面おいて、これは回転機のためのハウジングの内部で限られた空間内 に設定可能であり、前記ハウジングの静止基準部材に堅固に接続できる第１の事 実上円板形の部材と、前記第１の事実上円板形の部材に摺動可能に接続できると ともに出力に比例する反作用トルクを受ける出力伝動装置列の浮動部分に摺動可 能に接続できる第２の事実上円板形の部材を有するトルク変換器を提供すること によって達成される。前記第２の事実上円板形の部材は、前記出力伝動装置列の 浮動部分に対する回転については拘束されているが、前記浮動部分に対して軸方 向には自由に摺動できる。なお、第２の事実上円板形の部材は、ねじり応力を前 記第２の円板形部材の半径方向に外側の部分と半径方向に内側の部分の間の領域 に集中する措置を組み込んでいる。最後に、第２の事実上円板形の部材のねじり 応力が集中されている部分のねじりたわみを検知し測定する手段が設けられてい る。

前述及びその他の面は、添付図面とともに考えるとき本発明の以下の詳細な説明 から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、断片的に表されている動カニ具における遊星減速歯車と結合された本発 明の変換器の部分略断面図である。

図２は、本発明のねじり計円板の追加の詳細を示す略図である。

図２ａは、図２の線Ａ−Ａから見た断面図である。

図２ｂは、図２の線Ｂ−Ｂから見た断面図である。

図３は、ねじり測定ブリッジ装置を示し、信号処理装置とリレー制御装置を表す 略電気配線図である。

図４は、本発明のトルク変換器組立体の略断面図図１を参照することによって、 本発明の特徴の多くを見ることができろ。動カニ具１００のハウジングの一部分 がモータハウジング１０と駆動機構のハウジング１５の接合部において示されて いる。モータシャフト１１がモータハウジング１０から駆動機構ハウジング１５ の中へ突き出て、駆動機構ハウジングの中でモータシャフト１１が遊星歯車支持 体２０の中で太陽歯車２６として終わっている。太陽歯車２６は、遊星歯車２２ と噛み合ってそれを駆動し、この遊星歯車２２は、遊星歯車支持体２０の中の３ 以ヒの遊星歯車の一つである。遊星歯車２２は、リング歯車２４の回りを歳差運 動し、それによって遊星歯車支持体２０を、したがって出力軸２１を回転駆動す る。

本発明の変換器の構成要素は、図１の右側付近に示されている。これらは、モー タハウジングに基準円板留め具１２によって堅く取り付けられている基準円板１ ４を備えている。ねじり計円板１６が基準円板１４およびトルク反作用リング１ ８と摺動自在に係合されている。トルク反作用リング１８は、リング歯車２４の 事実上浮動している延長部である。

またこの図に見られるように、ひずみゲージ１９とひずみゲージをゼロにするた めに用いられる抵抗１７Ｚと校正するために用いられる抵抗１７ｃがある。

またここに示されている弾性リング３３は以下に説明する。

動作中は、モータシャフト１１が回転して、太陽歯車２６が転勤運動を遊星歯車 ２２に与える。回転している遊星歯車２２は、リング歯車２４の回りを移動し、 それによって遊星歯車支持体２０の回転を生じ、結果として出力軸２１の回転を 生じる。出力軸２１による回転に対するすべての抵抗は遊星歯車支持体２０を介 してリング歯車２４へ反作用トルクとして伝えられる。リング歯車２４のスプラ イン付き延長部に過ぎないトルク反作用リング１８は、必然的に同じ反作用トル クを受けなければならない。

しかし、ねじり計円板１６はトルク反作用リング１８に外径においてスプライン 結合され、基準円板１４に内径においてスプライン結合されている。基準円板１ ４がモータハウジング１０に堅固に固着されているので、基準円板１４もねじり 計円板１・６もトルク反作用リング１８も自由に回転できない。構成要素の間に スプライン結合継ぎ手を用いることは、各部材の内部に外部要因によるどんな曲 げ応力も生じないようにし、それによってねじり応力だけを測定するのを確実に する。したがって、リング歯車２４とトルク反作用リング１８の逆回転を防止す ることによって、ねじり計円板１６は、ひずみゲージ１６によって測定される全 反作用トルクを受ける。図２．２ａ及び２ｂは、本発明のねじり計円板のさらに 詳細を例示している。ねじり計円板１６の外側スプライン３０と内側スプライン ３２は基準円板１４（図４に示されている）とトルク反作用リングのそれぞれの キーの間の結合剤として作用する。ねじり集中装置空所３６によって輪郭を定め られている四つのシャーウェブ３５がひずみゲージ１９による正確な検知を可能 にするねじりひずみの集中を行う。

このひずみの集中はひずみ測定の感度と精度を高める。ゼロ抵抗１７Ｚもここに 示されている。

図２．２ａ及び２ｂと共同で見られる図３は、上記のような用途に用いられる代 表的ひずみゲージ７／抵抗ブリツジ装置を例示している。ゼロ抵抗１７ｚは、ゼ ロ荷重状態のもとてのｂずみゲージ信号を出力メータ（図示な１．）における正 しい読みに関して、シャーウェブ３５におけるひずみゲージ１９の位置合わせと 位置設定の誤差に関して並びにねじり集中装置空所３６の寸法のわずかな偏差に よって生じたシャーウェブの面積についてのわずかな偏差に関して調節するのに 用いられる。図１及び４に示された校正抵抗１７ｃは、変換器の動作範囲内のひ ずみの選択し、たレベルにおいてひずみゲージ１９からの出力信号を調節するの に用いられる。ひずみゲージブリッジの出力信号は、校正された信号の処理装置 へ送られるとともにねじりひずみ信号を設定されたトルク／留め具眼力値に比較 し、所望の留め具眼力値にある動力スイッチを切るリレー制御装置（記号で示さ れている）に送られる。

図４は、本発明の変換器組立体のさらに詳細を例示している。ねじり計円板１６ は、ねじり計円板にある内側スプライン３２によって基準円板１４のスプライン ３１に結合されている。スナップリング３４はねじり計円板１６を基準円板１４ の突起上に保持し、弾性リング３３はねじり計円板をスナップリングに押しつけ る偏倚力を与える。これは、ねじり計円板１６が軸方向の荷重をかけられている とき自由に動けるが、抵抗なく滑ることができないことを確実にする。ひずみゲ ージ１９かねじり計円板１６の軸方向面に取り付けられ、抵抗］、　７　ｚがね じり集中装置空所３６の内部にねじり計円板の内側円周一ヒに取り付けられてい る。校正抵抗］−７ｃは基準円板１４の背面に取り付けられている。

ねじり計円板１−６及び基準円板］−４の最小寸法は、変換器組立体のための予 想トルクサービス範囲並びに抵抗］　７　ｃ　七１７７．及びひずみゲージ１９ の物理的寸法によって決められる。したがってこの変換器は、設置するのに必要 な体質が最小になり、結果・ヒして、変換器が用いられろ二丁具の寸法と形状に 及ぼす影響を最小にする利点を与える。

国際調査報告　。Ｉ’Ｔ／ＩＩ（０）／ｎ７ＱＯ１ｌ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．回転機のためのハウジング内で限られた軸方向空間に取り付けできるトルク 変換器であり、前記ハウジングの静止基準部材に堅固に接続できる事実上円板形 の第１の部材と、 前記第１の部材に摺動可能に接続できるとともに出力に比例する反作用トルクを 受ける出力伝動装置列の浮動部分に摺動可能に接続できる事実上円板形の第２の 部材と、 第２の部材のねじり応力が集中されている部分のねじりたわみを検知し測定する 手段とを備え、前記第２の部材は、前記出力伝動装置列の浮動部分に対する回転 については拘束されているが、前記浮動部分に対して軸方向には自由に摺動でき 、第２の部材は、ねじり応力を前記第２の円板形部材の半径方向に外側の部分と 半径方向に内側の部分の間に位置する領域に集中する手段をさらに備えているこ とを特徴とするトルク変換器。
2. ２．ねじり応力を前記第２の円板形部材の半径方向に外側の部分と半径方向に内 側の部分の間に位置する領域に集中する前記手段が前記半径方向に外側の部分と 前記半径方向に内側の部分との間に複数のシャーウェブの輪郭を定める複数のね じり集中装置空所を備えている請求項１に記載のトルク変換器。
3. ３．前記第２の部材のねじりたわみを検知し測定する前記手段が各シャーウェブ に取り付けられた一つのひずみゲージを備えている請求項２に記載のトルク変換 器。
4. ４．前記第２の部材のねじりたわみを検知し測定する前記手段が前記部材のねじ り応力が集中される部分で前記部材に取り付けられている複数のひずみゲージを 備える請求項１に記載のトルク変換器。
5. ５．ねじ付き留め具を駆動するために使用されモータ及び回転運動を生ずるため にモータを起動するスイッチを収納するハウジングを有する型の動力工具におい て、 限られた軸方向空間に据え付けできるトルク変換器を備え、前記トルク変換器が 、 前記ハウジングの静的部分に堅固に接続された事実上円板形の第１の部材と、 前記第１の部材に摺動自在に結合されるとともに、前記動力工具の出力トルクに 比例する反作用トルクを受ける出力伝動装置列の浮動部分に摺動自在に結合され た事実上円板形の第２の部材と、第２の部材のねじり応力が集中されている部分 のねじりたわみを検知し測定する手段と、前記ねじりたわみの測定値を留め具の 張力を指示する出力トルク値に変換する手段と、 前記出力トルク値が所望の留め具の張力に達したことを示すとき前記動力工具へ のモータ動力を遮断する手段と を備え、 前記第２の部材は前記出力伝動装置列の前記浮動部分に対する回転については拘 束され、前記第２の部材の半径方向に中間の部分においてねじり応力を集中する 手段を有することを特徴とする動力工具。
6. ６．前記第２の部材の半径方向に中間の部分においてねじり応力を集中する手段 が前記半径方向に中間の部分の内部に複数のシャーウェブの輪郭を定める複数の ねじり集中装置空所を備える請求項５に記載の動力工具。
7. ７．前記第２の部材のねじり応力が集中されている部分のねじりたわみを検知し 測定する手段が前記複数のシャーウェブの各々に取り付けられた一つのひずみゲ ージを備える請求項６に記載の動力工具。
8. ８．前記第２の部材のねじり応力が集中されている部分のねじりたわみを検知し 測定する手段が前記第２の部材の前記部分で前記第２の部材に取り付けられた複 数のひずみゲージを備える請求項５に記載の動力工具。
9. ９．前記ねじりたわみの測定値を留め具の張力を指示する出力トルク値に変換す る手段がひずみゲージ信号を受けて、前記信号を校正された電子信号処理装置手 段を備える特定の留め具に適用するために制定さた規格に電子的に比較する校正 された電子信号処理装置手段を備える請求項５に記載の動力工具。
10. １０．前記動力工具への駆動動力を遮断する前記手段が前記動力工具のスイッチ を切る電子作動リレーを備える請求項５に記載の動力工具。