JPH0972795A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPH0972795A JPH0972795A JP25183295A JP25183295A JPH0972795A JP H0972795 A JPH0972795 A JP H0972795A JP 25183295 A JP25183295 A JP 25183295A JP 25183295 A JP25183295 A JP 25183295A JP H0972795 A JPH0972795 A JP H0972795A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 6
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 停止から高速回転時までの、微小なトルクを
検出する小型のトルクセンサを提供する。 【構成】 弾性円筒体１の中央部付近に、複数の斜めス
リット２を円周方向に等間隔に成形し、このスリット成
形部３の円筒面に対向して非接触変センサ４を配置す
る。
検出する小型のトルクセンサを提供する。 【構成】 弾性円筒体１の中央部付近に、複数の斜めス
リット２を円周方向に等間隔に成形し、このスリット成
形部３の円筒面に対向して非接触変センサ４を配置す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、停止時あるいは高速回
転時における軸に付加される微小なトルクを検出するの
に好適なトルクセンサに関する。
転時における軸に付加される微小なトルクを検出するの
に好適なトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトルクセンサは、第４図に示すよ
うに強磁性体で作られた全く同じ歯車１２，１２’をト
−ションバ−１１の両側に取り付け、それぞれの歯車１
２，１２’の外周面に対面して、電磁ピックアップ１
３，１３’を設置した構造となっていた。したがって、
回転中にト−ションバ−の両端にトルクが加わるとト−
ションがねじれ両側の歯車に位相差が生じる。この位相
差からトルクの大きさを検出していた。
うに強磁性体で作られた全く同じ歯車１２，１２’をト
−ションバ−１１の両側に取り付け、それぞれの歯車１
２，１２’の外周面に対面して、電磁ピックアップ１
３，１３’を設置した構造となっていた。したがって、
回転中にト−ションバ−の両端にトルクが加わるとト−
ションがねじれ両側の歯車に位相差が生じる。この位相
差からトルクの大きさを検出していた。
【０００３】また、別のトルク検出法として、第５図に
示すように、軸１６の長手方向に対し４５゜及びー４５
゜をなすらせん形状に薄いアモルファス磁性合金１７，
１８を接着し、その外側に同心にコイル１４，１５を配
置したものがある。軸にトルクが加わると、一方のアモ
ルファス磁性合金１７には引っ張り応力が、他方のアモ
ルファス磁性合金１８には圧縮応力が発生し、発生する
応力によりアモルファス磁性合金の透磁率が変化するの
で、コイル１４，１５のインダクタンスのとして検出
し、２つのコイルの差動出力によりトルクの大きさと方
向を検出していた。
示すように、軸１６の長手方向に対し４５゜及びー４５
゜をなすらせん形状に薄いアモルファス磁性合金１７，
１８を接着し、その外側に同心にコイル１４，１５を配
置したものがある。軸にトルクが加わると、一方のアモ
ルファス磁性合金１７には引っ張り応力が、他方のアモ
ルファス磁性合金１８には圧縮応力が発生し、発生する
応力によりアモルファス磁性合金の透磁率が変化するの
で、コイル１４，１５のインダクタンスのとして検出
し、２つのコイルの差動出力によりトルクの大きさと方
向を検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】第１の方式の場合、
位相差を検出するには軸が回転していなければならな
い。したがって、静止時のトルク測定を行なおうとした
場合、特殊な回転装置を必要とし構造が複雑になる。ま
た微小なトルクを検出しようとした場合、軸両端に検出
に必要な位相差を生じさせるには長いト−ションバ−が
必要で検出装置の全長が長くなり小型化が難しいなどの
問題点があった。また、第２の方式では軸にアモルファ
ス磁性合金を接着しているため、軸とアモルファス磁性
合金の熱膨張係数が異なるため、温度変化による測定誤
差が生じる。また微小なトルクでは歪みが少ないため、
応力の発生がわずかであり、微小なトルクの検出は困難
であるなどの問題点があった。。また上記両技術とも回
転数の測定は不可能である。本発明は上記従来技術の欠
点をなくし、静止から高速回転時における、微小トルク
及び回転速度を検出できる小型のトルクセンサを提供す
ることを目的とするものである。
位相差を検出するには軸が回転していなければならな
い。したがって、静止時のトルク測定を行なおうとした
場合、特殊な回転装置を必要とし構造が複雑になる。ま
た微小なトルクを検出しようとした場合、軸両端に検出
に必要な位相差を生じさせるには長いト−ションバ−が
必要で検出装置の全長が長くなり小型化が難しいなどの
問題点があった。また、第２の方式では軸にアモルファ
ス磁性合金を接着しているため、軸とアモルファス磁性
合金の熱膨張係数が異なるため、温度変化による測定誤
差が生じる。また微小なトルクでは歪みが少ないため、
応力の発生がわずかであり、微小なトルクの検出は困難
であるなどの問題点があった。。また上記両技術とも回
転数の測定は不可能である。本発明は上記従来技術の欠
点をなくし、静止から高速回転時における、微小トルク
及び回転速度を検出できる小型のトルクセンサを提供す
ることを目的とするものである。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】上記目的は、トルク伝
達系に設けたトルクにより撓むようにした弾性体円筒面
の変位を、トルク伝達系外部に設置した非接触変位計に
より検出することにより達成される。すなわち、トルク
伝達軸の負荷軸と駆動軸の間に円周方向に対し斜め方向
に複数のスリットを等間隔に設けた弾性円筒体を挿入
し、駆動軸、弾性円筒体、負荷軸の回転中心が一致する
ように配置結合する。そして弾性円筒体のスリット成形
部の半径方向の変位を検出できるように、円筒面に直角
に非接触変位センサを配置した構成のトルク検出装置に
より達成できる。なお非接触変位計には、渦電流方式、
静電容量方式、光学式、などが利用できる。
達系に設けたトルクにより撓むようにした弾性体円筒面
の変位を、トルク伝達系外部に設置した非接触変位計に
より検出することにより達成される。すなわち、トルク
伝達軸の負荷軸と駆動軸の間に円周方向に対し斜め方向
に複数のスリットを等間隔に設けた弾性円筒体を挿入
し、駆動軸、弾性円筒体、負荷軸の回転中心が一致する
ように配置結合する。そして弾性円筒体のスリット成形
部の半径方向の変位を検出できるように、円筒面に直角
に非接触変位センサを配置した構成のトルク検出装置に
より達成できる。なお非接触変位計には、渦電流方式、
静電容量方式、光学式、などが利用できる。
【０００６】
【作用】負荷軸に加わったトルクにより、弾性円筒体は
その両側がねじられ、中央部の斜めスリット成形部にお
いて、トルクの付加方向がスリットに引っ張り力が働く
方向の場合、絞られ直径が縮み、これと逆方向の場合、
直径が脹らむように変形する。この変形量はトルクの大
きさに比例するので、非接触変位計により検出すること
によりトルクの大きさと方向を知ることができる。
その両側がねじられ、中央部の斜めスリット成形部にお
いて、トルクの付加方向がスリットに引っ張り力が働く
方向の場合、絞られ直径が縮み、これと逆方向の場合、
直径が脹らむように変形する。この変形量はトルクの大
きさに比例するので、非接触変位計により検出すること
によりトルクの大きさと方向を知ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を説明
する。第１図（ａ）には本発明の一実施例が示されてい
る。弾性体でできた円筒１の中央部の円周方向に対し
て、０及び９０度以外のある任意の角度を以て、通常は
２０〜７０度の角度範囲で等間隔に複数のスリット２を
成形し、このスリット成形部３の軸方向中央部に円筒面
に直角に、非接触変位センサ４を対向して設置してい
る。いま第１図（ｂ）の矢印の方向にトルクが加わる
と、同図に示すようにスリット成形部３は絞られてその
直径が小さくなるように変化する。また第１図（ｃ）に
示すように逆方向にトルクを加えると、スリット成形部
３は、逆に脹らんで直径が大きくなる。この変形量はト
ルクの大きさに比例するため、非接触変位センサ４の出
力は、無負荷状態に対し、直径が縮む変形の場合、出力
レベルが下降し、直径が脹らむ場合出力レベルが上昇す
る。この出力レベルの増減を検出することにより、トル
クの大きさと方向を知ることができる。
する。第１図（ａ）には本発明の一実施例が示されてい
る。弾性体でできた円筒１の中央部の円周方向に対し
て、０及び９０度以外のある任意の角度を以て、通常は
２０〜７０度の角度範囲で等間隔に複数のスリット２を
成形し、このスリット成形部３の軸方向中央部に円筒面
に直角に、非接触変位センサ４を対向して設置してい
る。いま第１図（ｂ）の矢印の方向にトルクが加わる
と、同図に示すようにスリット成形部３は絞られてその
直径が小さくなるように変化する。また第１図（ｃ）に
示すように逆方向にトルクを加えると、スリット成形部
３は、逆に脹らんで直径が大きくなる。この変形量はト
ルクの大きさに比例するため、非接触変位センサ４の出
力は、無負荷状態に対し、直径が縮む変形の場合、出力
レベルが下降し、直径が脹らむ場合出力レベルが上昇す
る。この出力レベルの増減を検出することにより、トル
クの大きさと方向を知ることができる。
【０００８】第２図（ａ）は本発明の第２実施例で、弾
性体でできた円筒１の中央部付近に、互いに逆方向の
傾きを持ったスリット２，２’を成形しそれぞれのスリ
ット成形部３’，３”の中央部に非接触変位センサ
４’，４”を円筒面に直角に対向して設置している。い
ま第２図（ｂ）に示す矢印の方向にトルクが働くと左側
のスリット部３’は絞られその直径が縮み、右側のスリ
ット部３”は脹らんで直径が広がるため、それぞれのス
リット部に対向して設置した非接触変位センサの出力は
極性が逆になり、その差分を検出することにより検出感
度を２倍に高くすることができる。
性体でできた円筒１の中央部付近に、互いに逆方向の
傾きを持ったスリット２，２’を成形しそれぞれのスリ
ット成形部３’，３”の中央部に非接触変位センサ
４’，４”を円筒面に直角に対向して設置している。い
ま第２図（ｂ）に示す矢印の方向にトルクが働くと左側
のスリット部３’は絞られその直径が縮み、右側のスリ
ット部３”は脹らんで直径が広がるため、それぞれのス
リット部に対向して設置した非接触変位センサの出力は
極性が逆になり、その差分を検出することにより検出感
度を２倍に高くすることができる。
【０００９】第３図は本発明の第３実施例で、弾性円筒
体１の軸方向の中央部に全周に複数の斜めスリット２を
等間隔に成形し、スリット部の前方に円周の一部にマー
カ５を成形し、スリットに対面して非接触変位センサ４
を設置し、マーカ５に対応した位置にフォトセンサ６を
設置している。非接触変位センサ４の出力はアンプ７を
経由してＡ／Ｄ変換器９でアナログ信号がデジタル信号
に変換され、演算処理部１０に入る。弾性円筒体１が回
転すると非接触変位センサ４の出力は、弾性円筒体１の
偏心と丘部３が非接触変位センサ４の前を通過するとき
に電圧出力が大きくなる第４図ａに示す形となる。この
とき１回転に１回マーカがフォトセンサの前を通過する
とき、第４図ｃに示すトリガ信号が発生する。今無負荷
状態での、トリガ信号を基準に順々にくる山の波形のピ
ークをホールドし、負荷が加わったとき、弾性円筒体の
半径が変化するから、非接触変位センサ４の出力波形は
第４図ｂのように変化する。従って、トリガ信号を基準
に順々にくる山の波形のピークを無負荷時のそれと比較
することにより、トルクの大きさを知ることができる。
また、演算処理部１０に内蔵したタイマにより山の波形
のピーク間の時間を無負荷時と負荷時で比較測定するこ
とにより、回転速度の変動も同時に測定することができ
る。
体１の軸方向の中央部に全周に複数の斜めスリット２を
等間隔に成形し、スリット部の前方に円周の一部にマー
カ５を成形し、スリットに対面して非接触変位センサ４
を設置し、マーカ５に対応した位置にフォトセンサ６を
設置している。非接触変位センサ４の出力はアンプ７を
経由してＡ／Ｄ変換器９でアナログ信号がデジタル信号
に変換され、演算処理部１０に入る。弾性円筒体１が回
転すると非接触変位センサ４の出力は、弾性円筒体１の
偏心と丘部３が非接触変位センサ４の前を通過するとき
に電圧出力が大きくなる第４図ａに示す形となる。この
とき１回転に１回マーカがフォトセンサの前を通過する
とき、第４図ｃに示すトリガ信号が発生する。今無負荷
状態での、トリガ信号を基準に順々にくる山の波形のピ
ークをホールドし、負荷が加わったとき、弾性円筒体の
半径が変化するから、非接触変位センサ４の出力波形は
第４図ｂのように変化する。従って、トリガ信号を基準
に順々にくる山の波形のピークを無負荷時のそれと比較
することにより、トルクの大きさを知ることができる。
また、演算処理部１０に内蔵したタイマにより山の波形
のピーク間の時間を無負荷時と負荷時で比較測定するこ
とにより、回転速度の変動も同時に測定することができ
る。
【００１０】第５図は本発明の第４実施例で、弾性円筒
体１の内部にスリット成形部３の中央部に非接触センサ
４を設置している。弾性円筒体１の外部に非接触変位セ
ンサを設置するスペ−スが必要でなく、トルク検出装置
を小型にできる。本実施例は上記第２の実施例と同様に
スリットの傾斜方向が互いに逆向きのスリット成形部を
２ヵ所設けることにより、検出感度を高めることができ
る。
体１の内部にスリット成形部３の中央部に非接触センサ
４を設置している。弾性円筒体１の外部に非接触変位セ
ンサを設置するスペ−スが必要でなく、トルク検出装置
を小型にできる。本実施例は上記第２の実施例と同様に
スリットの傾斜方向が互いに逆向きのスリット成形部を
２ヵ所設けることにより、検出感度を高めることができ
る。
【００１１】
【発明の効果】本発明により、停止及び高速回転まで微
小なトルクを検出できる小型で軽量のトルクセンサを提
供できる。さらに回転数の変動も測定できる。
小なトルクを検出できる小型で軽量のトルクセンサを提
供できる。さらに回転数の変動も測定できる。
【図１】本発明の第１実施例の斜視図。
【図２】本発明の第２実施例の斜視図。
【図３】本発明の第３実施例の斜視図および信号処理系
統図。
統図。
【図４】第３実施例の非接触変位センサからの出力電圧
レベルを示した図。
レベルを示した図。
【図５】本発明の第４実施例の要部断面の斜視図。
【図６】第１の従来のトルク検出装置の原理を示す斜視
図。
図。
【図７】従来の他の方式のトルク検出装置の原理を示す
模式図。
模式図。
１ 弾性円筒体 ２ スリット ３ スリット
成形部 ４ 非接触変位センサ ５ マーカ ６ フォ
トセンサ ７ アンプ ８ トリガ信号成形回路 ９ Ａ
／Ｄ変換器 １０ 演算処理部
成形部 ４ 非接触変位センサ ５ マーカ ６ フォ
トセンサ ７ アンプ ８ トリガ信号成形回路 ９ Ａ
／Ｄ変換器 １０ 演算処理部
Claims (4)
- 【請求項１】トルク伝達系のトルクを非接触で検出する
方法において、弾性円筒体の一部に円周全周に円周方向
に対し斜め方向のスリットを複数等間隔に成形し、スリ
ット成形部の円筒面に対面して非接触変位センサを設け
たことを特徴とするトルクセンサ。 - 【請求項２】弾性円筒体の軸方向２ヵ所に互いにその傾
き方向が円周方向に対し対称な方向に斜めスリットを複
数等間隔にの成形し、それぞれのスリット成形部の円筒
面に対面して非接触変位センサ２個を設けたことを特徴
とする請求項１記載のトルクセンサ。 - 【請求項３】弾性円筒体の軸方向の中央部に全周に複数
の斜めスリットを等間隔に成形し、円周の一部にマーカ
を成形し、スリットに対面して非接触変位センサを設置
し、マーカ位置に対応して反射型のセンサを設置したこ
とを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。 - 【請求項４】弾性円筒体の軸方向の中央部に全周に複数
の斜めスリットを等間隔に成形し、スリット成形部の円
筒面に対面して非接触変位センサを、円筒体内部に設け
たことを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25183295A JP3278772B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25183295A JP3278772B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972795A true JPH0972795A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3278772B2 JP3278772B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=17228596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25183295A Expired - Lifetime JP3278772B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278772B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19858108A1 (de) * | 1998-07-09 | 2000-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| US6223608B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Torque detector |
| DE19924601C2 (de) * | 1998-06-02 | 2001-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| US6684044B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-01-27 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Light source lamp for image reader |
| DE10027095B4 (de) * | 1999-10-29 | 2007-03-08 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehmomentdetektoranordnung |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP25183295A patent/JP3278772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6223608B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Torque detector |
| DE19924601C2 (de) * | 1998-06-02 | 2001-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| DE19858108A1 (de) * | 1998-07-09 | 2000-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| DE19858108C2 (de) * | 1998-07-09 | 2000-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor |
| DE10027095B4 (de) * | 1999-10-29 | 2007-03-08 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehmomentdetektoranordnung |
| US6684044B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-01-27 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Light source lamp for image reader |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3278772B2 (ja) | 2002-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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