JPS637615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、工作機械等に使用されるトルク検
出装置に関するものである。

従来技術 従来、工作機械に使用されているトルク検出装
置としては、例えば先端部に工具を取着した被動
軸と、同被動軸に回転力を付与する駆動軸との捩
れ量を検出することにより、工具に加わる切削ト
ルクを求める方法がある。そしてこの方法を利用
して切削トルクを正確に検出するトルク検出装置
を本出願人は先に数多く出願した。

しかし、この種のトルク検出装置は捩れを利用
したものであるため、トルクの検出範囲に限界が
あり、小トルクから大トルクまでの広範囲に亘る
トルク検出ができないという欠陥を有していた。
従つて、所定の小さな範囲のトルク変動の下で使
用される工作機械しか使用することができず、使
用トルク範囲の大きな汎用工作機械、マシニン
グ・センター等にはそのまま使用することはでき
なかつた。

目 的 この発明の目的は前記問題点を解消し、小さな
トルクから大きなトルクまでの広範囲のトルク検
出を行うことができ、汎用工作機械、マシニン
グ・センター等に採用することにより、工具の摩
耗、折損その他機械の異常を早期に発見し、機械
の駆動停止、回転数の変更及び警報等各種の制御
に応用することができるトルク検出装置を提供す
るにある。

実施例 以下、この発明を具体化した工作機械の一実施
例を図面に従つて説明する。

第１図において駆動軸１はモータ（第３図参
照）２とギヤ若しくはベルト（図示せず）等を介
して駆動連結されており、同モータ２の駆動に基
づいて回転力が付与される。第一の中間軸３はそ
の基端部を前記駆動軸１の先端部と捩れ軸要素と
しての第一の捩れ軸４を介して連結され、その先
端部を第二の捩れ軸５を介して第二の中間軸６の
基端部と連結されている。被動軸７はその基端部
を前記第二の中間軸６の先端部と第三の捩れ軸８
を介して連結され、本実施例ではその先端部に加
工物を切削加工するための工具（図示せず）が取
着されている。

そして、駆動軸１の回転に基づき、第一の捩れ
軸４、第一の中間軸３、第二の捩れ軸５、第二の
中間軸６及び第三の捩れ軸８を介して、被動軸７
に回転力が付与されるようになつている。

前記各捩れ軸４，５，８はトーシヨンバーであ
つて、それらの捩れ方向に対するバネ力がそれぞ
れ異なつていて、負荷トルクに対する捩れ量がそ
れぞれ異なり、本実施例では第一の捩れ軸４、第
二の捩れ軸５、第三の捩れ軸８の順で負荷トルク
に対する捩れ量が所定の割合で大きくなるように
構成されている。従つて、被動軸７に所定の負荷
トルクが加わると、捩れ量が最も大きいのは第三
の捩れ軸８で最も小さいものは第一の捩れ軸４と
なる。

前記駆動軸１、第一及び第二の中間軸３，６及
び被動軸７にはそれぞれ第２図に示す第一乃至第
四のトルク検出板９，〜，１２が固着されてい
て、この各検出板９，〜，１２には360個のトル
ク検出用スリツト１３が等角度（１度）間隔で同
一円周面上に形成されているとともに、１個のタ
イミング用スリツト１４が形成されている。各ト
ルク検出板９〜１２の取付状態は駆動軸１が停止
状態の時、各検出板９〜１２のタイミング用スリ
ツト１４がすべて相対向する一直線上に来るよう
に固着されている。

そして、今モータ２より駆動軸１を回転させ
て、前記被動軸７を無負荷の状態で回転させた
時、本実施例では軸受（図示せず）等の負荷によ
り各捩れ軸４，５，８に捩れが生じ、第二のトル
ク検出板１０は第一のトルク検出板９に対して、
トルク検出用スリツト「α（≪70）」個分、第三の
トルク検出板１１は第二のトルク検出板１０に対
してトルク検出用スリツト「β（≪80）」個分、ま
た、第四のトルク検出板１２は第三のトルク検出
板１１に対してトルク検出用スリツト「γ（≪
90）」個分、それぞれ反回転方向へ若干相対角変
位（α＜β＜γ）した後はほぼ平衡がとれて、相
対的な角変位をほとんど生ずることなく、各検出
板９，〜，１２は同じ回転速度で回転される。

第一乃至第四の基準位置検出装置１５，〜，１
８はホトカプラで構成され、前記駆動軸１の停止
状態において前記各検出板９，〜，１２のタイミ
ング用スリツト１４と相対向するようにそれぞれ
配設されていて、同タイミング用スリツト１４の
通過を検出し、通過のたびにそれぞれタイミング
パルス信号SG１，〜，SG４を出力する。検出手
段としての第一乃至第三の捩れ量検出装置１９，
〜，２１はホトカプラで構成され、それぞれ前記
第一乃至第三の基準位置検出装置１５，〜，１７
の下側において、前記検出板９，〜，１１のトル
ク検出用スリツト１３と相対向するように配設さ
れている。そして、第一乃至第三の捩れ検出装置
１９，〜，２１はそれぞれ各検出板９，〜，１１
のトルク検出用スリツト１３の通過を検出して、
同スリツト１３の通過のたびにそれぞれパルス信
号SG５，〜SG７を出力する。

第一の電磁クラツチ２３は前記第一の中間軸３
と第二の中間軸６との間に配設され、通常は切ら
れているが、前記第二の捩れ軸５が予め設定した
許容捩れ量〔X2〕まで捩られた時、両中間軸３，
６を一体的に連結するようになつている。そし
て、この第一の電磁クラツチ２３を介して第一の
中間軸３の回転力が第二の中間軸６に付与され、
前記第二の捩れ軸５による第二の中間軸６への回
転力の付与が無効化されるようになつている。

第二の電磁クラツチ２４は前記第二の中間軸６
と被動軸７との間に配設され、前記第一の電磁ク
ラツチ２３と同様に通常は切られているが、前記
第三の捩れ軸８が予め設定した許容捩れ量〔X3〕
まで捩られた時、両軸６、７を一体的に連結する
ようになつている。そして、この第二の電磁クラ
ツチ２４を介して、第二の中間軸６の回転力が被
動軸７に付与され、前記第三の捩れ軸８による被
動軸７への回転力の付与が無効化されるようにな
つている。

次に、上記のように構成した第一乃至第三の捩
れ検出装置１９，〜，２１からのパルス信号SG
５，〜，SG７に基づいて負荷トルクを算出し、
前記第一及び第二の電磁クラツチ２３，２４の作
動を制御するための電気制御回路を第３図に従つ
て説明する。

第３図において、中央処理装置（以下CPUと
いう）３１は工作機械を制御するためのプログラ
ムデータ、負荷トルク値を求めるための換算デー
タ及びその他種々のデータが記憶される記憶装置
３２とともに演算制御装置を構成している。そし
て、前記第一乃至第四の基準位置検出装置１５，
〜，１８から出力されるタイミング用パルス信号
SG１，〜，SG４をCPU３１はＩ／Ｏポート３３
を介して入力する。記憶装置３２に記憶された前
記換算データは前記各トルク検出板９，〜，１２
相互の前記スリツト数で表わされる相対角変位を
それぞれ各捩れ軸４，５，８に加わる負荷トルク
値に換算するためのデータであつて、各捩れ軸
４，５，８に加わる負荷トルク値はそれぞれ第４
図に示す負荷トルク直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で表わ
される。

第一乃至第三カウンタ３４，〜，３６はそれぞ
れ前記第一乃至第三の捩れ量検出装置１９，〜，
２１から出力されるパルス信号SG５，〜，SG７
を加算カウントするようになつていて、そのカウ
ント内容〔Z1〕、〜、〔Z3〕はＩ／Ｏポート３３
を介してCPU３１から出力されるクリア信号SG
９，〜，SG１１によりクリアされる。第一乃至
第三ラツチ回路３８，〜，４０はそれぞれ前記第
一乃至第三カウンタ３４，〜，３６のカウント内
容〔Z1〕、〜、〔Z3〕をＩ／Ｏポート３３を介し
てCPU３１から出力されるラツチ信号SG１３，
〜，SG１５によりラツチし、その内容〔Z1〕、
〜、〔Z3〕が同CPU３１に出力される。

第一乃至第三捩れ量設定器４２，〜，４４はそ
れぞれ前記第一乃至第三の捩れ軸４，５，８の許
容捩れ量〔X1〕、〔X2〕、〔X3〕を設定するための
ものであつて、その内容が前記記憶装置３２に記
憶される。各許容捩れ量〔X1〕、〔X2〕、〔X3〕は
各捩れ軸４，５，８の捩れの許容値であつて、本
実施例では前記各トルク検出板９，〜，１２相互
の相対角変位量すなわち、前記トルク検出用スリ
ツト１３の数で表わし、説明の便宜上第一の捩れ
軸４の許容捩れ量〔X1〕を〔70〕、第二の捩れ軸
５の許容捩れ量〔X2〕を〔80〕、第三の捩れ軸８
の許容捩れ量〔X3〕を〔90〕に設定してある。

また、CPU３１は電源スイツチ及びモータ２
の起動停止スイツチ等、この工作機械を動作及び
制御するための各種スイツチ群４５からの操作信
号を入力するようになつている。

電磁クラツチ駆動回路４６はＩ／Ｏポート４７
を介して前記CPU３１から出力される制御信号
に基づいて、前記第一及び第二の電磁クラツチ２
３，２４を電磁制御する。トルク値表示装置４８
はCPU３１から出力される制御信号に基づいて
被動軸７に加わる負荷トルク値〔Ｚ〕を表示す
る。モータ駆動回路４９はCPU３１から出力さ
れる制御信号に基づいてモータ２を駆動制御す
る。

次に、上記のように構成した工作機械の作用を
第５図〜第７図に示す前記CPU３１の演算処理
動作を示すフローチヤート図に従つて説明する。

今、電源スイツチ及び起動スイツチをオンさせ
ると、CPU３１はモータ２を起動させて、被動
軸７を回転させる。そして、モータ２が起動初期
における不安定状態から安定状態に移ると、
CPU３１は第５図に示すフローチヤートに従つ
て演算処理動作を実行する。なお、この時点では
被動軸７は無負荷状態にあつて、前記したように
第二のトルク検出板１０は第一のトルク検出板９
に対してスリツトα個分、第三のトルク検出板１
１は第二のトルク検出板１０に対してスリツトβ
個分、第四のトルク検出板１２は第三のトルク検
出板１１に対してスリツトγ個分それぞれ反回転
方向へ相対角変位した状態で平衡がとれ、以後被
動軸７の負荷変動がない限り各検出板９，〜，１
２は等速度で回転する。

この状態で、第一の基準位置検出装置１５から
第一のトルク検出板９のタイミング用スリツト１
４の通過に基づいて出力されるタイミングパルス
信号SG１に応答してCPU３１はクリア信号SG９
を出力し、第一カウンタ３４をクリアして、第一
の捩れ量検出装置１９から出力されるパルス信号
SG５の加算カウント動作を新たに開始させる。
続いて前記タイミングパルス信号SG１から少し
遅れて（第一のトルク検出板９が第一の基準位置
検出装置１５に対してスリツトα個分回動した
時）、第二の基準位置検出装置１６から出力され
るタイミングパルス信号SG２にCPU３１は応答
し、ラツチ信号SG１３を出力して、その時の前
記第一カウンタ３４のカウンタ内容〔Z1〕であ
る〔α〕を第一ラツチ回路３８にラツチさせると
ともに、クリア信号SG１０を出力し、第二カウ
ンタ３５をクリアして、第二の捩れ量検出装置２
０から出力されるパルス信号SG６の加算カウン
ト動作を新たに開始させる。

さらに、前記タイミングパルス信号SG２から
少し遅れて、（第二のトルク検出板１０が第二の
基準位置検出装置１６に対してスリツトβ個分回
動した時）第三の基準位置検出装置１７から出力
されるタイミングパルス信号SG３にCPU３１は
応答し、ラツチ信号SG１４を出力して、その時
の前記第二カウンタ３５のカウント内容〔Z2〕
である〔β〕を第二ラツチ回路３９にラツチさせ
るとともに、クリア信号SG１１を出力し第三カ
ウンタ３６をクリアして、第三の捩れ量検出装置
２１から出力されるパルス信号SG７の加算カウ
ント動作を新たに開始させる。

さらに、前記タイミングパルス信号SG３から
少し遅れて（第三のトルク検出板１１が第三の基
準位置検出装置１７に対してスリツトγ個分回動
した時）、第四の基準位置検出装置１８から出力
されるタイミングパルス信号SG４にCPU３１は
応答し、ラツチ信号SG１５を出力して、その時
の前記第三カウンタ３６のカウント内容〔Z3〕
である〔γ〕を第三ラツチ回路４０にラツチさせ
る。

次に、CPU３１は前記第一乃至第三ラツチ回
路３８，〜，４０にラツチした内容〔Z1〕、
〔Z2〕、〔Z3〕を読出し、この内容〔Z1〕、〔Z2〕、
〔Z3〕から記憶装置３２に記憶されている換算デ
ータに基づいて、各捩れ軸４，５，８に加わつて
いる負荷トルク値〔Za〕、〔Zb〕、〔Zc〕を求める
とともに、この各負荷トルク値〔Za〕、〔Zb〕、
〔Zc〕を合計してその時の被動軸７に加わつてい
る負荷トルク値〔Ｚ（＝Za＋Zb＋Zc）〕を算出す
る。続いて、CPU３１は前記被動軸７に加わつ
ている負荷トルク値〔Ｚ〕を表示装置４８に表示
させ、次に第三の捩れ軸８の捩れ量すなわち第三
ラツチ回路４０がラツチした第三カウンタ３６の
カウント内容〔Z3〕が同捩れ軸８の予め設定し
た許容捩れ量〔X3（＝90）〕より小さいことをチ
エツクした後、再び前記と同様な演算処理動作を
前記捩れ軸８の捩れ量が許容捩れ量〔X3〕に達
するまで繰り返し、被動軸７の１回転ごとの負荷
トルク値〔Ｚ〕を検出する。

被動軸７に第三の捩れ軸８の捩れ量すなわち、
第三ラツチ回路４０がラツチしたカウント内容
〔Z3〕が許容捩れ量〔X3〕と同じ若しくはそれ以
上となる負荷が加わると、CPU３１は前記第二
の電磁クラツチ２４を作動させた後、第６図に示
すフローチヤートに従つて演算処理動作を実行す
る。従つて、この時点で第二の中間軸６と被動軸
７は第二の電磁クラツチ２４により連結されて、
第三の捩れ軸８による回転力の付与は無効化され
ることになり、同第三の捩れ軸８は許容捩れ量
〔X3〕以上に捩れて損傷することはない。

前記第二ラツチ回路３９がラツチしたカウント
内容〔Z2〕が第二の捩れ軸５の許容捩れ量〔X2
（＝80）〕より小さいと、CPU３１は第一及び第
二カウンタ３４，３５の２つを前記と同様な方法
でカウント動作させるとともに、そのカウント内
容〔Z1〕、〔Z2〕をそれぞれ第一及び第二ラツチ
回路３８，３９にラツチさせた後、この２つの内
容〔Z1〕、〔Z2〕を前記記憶装置３２に記憶され
ている換算データに基づいて、第一及び第二捩れ
軸４，５に加わつている負荷トルク値〔Za〕、
〔Zb〕を求め、かつこの値〔Za〕、〔Zb〕を合計
してその時の被動軸７に加わつている負荷トルク
値〔Ｚ（＝Za＋Zb）〕を算出する。続いて、CPU
３１は表示装置４８にその負荷トルク値〔Ｚ〕を
表示させた後、その時の第二の捩れ軸５の捩れ量
すなわち第二ラツチ回路３９がラツチしたカウン
ト内容〔Z2〕が20と同じ若しくはそれ以上であ
るかどうかをチエツクする。そして、カウント内
容〔Z2〕が20と同じ若しくはそれ以上であつて
かつ80より小さい時には、CPU３１は前記と同
様に２つのカウンタ３４，３５のカウンタ内容
〔Z1〕、〔Z2〕に基づいて演算処理動作を繰り返
し、被動軸７の１回転ごとの負荷トルク〔Ｚ〕を
検出する。

そして、この状態から被動軸７に加わる負荷が
下がり前記カウント内容〔Z2〕が20以下になつ
た時には、CPU３１は前記第二の電磁クラツチ
２４を解放しても第三の捩れ軸８の捩れ量が前記
許容捩れ量〔X3〕以下となることを判断し、第
二の電磁クラツチ２４を開放して、第５図に示す
前記フローチヤートに従つた演算処理動作に移
る。

反対に、さらに被動軸７に負荷が加わつて第二
カウンタ３５のカウント内容〔Z2〕が80と同じ
若しくはそれ以上になつた時には、すなわち第二
の捩れ軸５の捩れ量が許容捩れ量〔X2〕に達し
た時には、CPU３１は第一の電磁クラツチ２３
を作動させて、第二の中間軸６と第一の中間軸３
とを同クラツチ２４を介して連結させる。従つて
この時点で第二の捩れ軸５による回転力の付与は
無効化され、同第二の捩れ軸５は許容捩れ量
〔X2〕以上に捩れて損傷することはない。

CPU３１は前記第一の電磁クラツチ２３を作
動させた後、その時の第一カウンタ３４のカウン
ト内容〔Z1〕が第一の捩れ軸４の許容捩れ量
〔X1（＝70）〕に達しているかどうかをチエツク
し、同カウント内容〔Z1〕が70以下の時には第
７図に示すフローチヤートに従つて演算処理動作
を実行する。そして、第一カウンタ３４のみを前
記と同様な方法でカウント動作させるとともに、
そのカウント内容〔Z1〕をそれぞれ第一ラツチ
回路３８にラツチさせた後、この内容〔Z1〕を
前記記憶装置３２に記憶されている換算データに
基づいて、第一の捩れ軸４に加わつている負荷ト
ルク値〔Za〕を求め、これをその時の被動軸７
に加わつている負荷トルク値〔Ｚ（＝Za）〕とす
る演算処理動作を行う。

次に、CPU３１はその負荷トルク値〔Ｚ〕を
表示装置４８に表示させた後、その時の第一の捩
れ軸４の捩れ量すなわち第一ラツチ回路３８がラ
ツチしたカウンタ内容〔Z1〕が19と同じ若しく
はそれ以上であるかどうかをチエツクする。そし
て、カウンタ内容〔Z1〕が19と同じ若しくはそ
れ以上であつて、かつ70より小さい時には、
CPU３１は前記と同様に第一カウンタ３４のカ
ウンタ内容〔Z1〕のみに基づいて演算処理動作
を繰り返し、被動軸７の１回転ごとの負荷トルク
〔Ｚ〕を検出する。

そして、この状態から被動軸７に加わる負荷が
下がり前記カウント内容〔Z1〕が19以下となつ
た時には、CPU３１は前記第一の電磁クラツチ
２３を開放しても、第二の捩れ軸５の捩れ量は前
記許容捩れ量〔X2〕以下となることを判断し第
一の電磁クラツチ２３を開放して、第６図に示す
前記フローチヤートに従つた演算処理動作に移
る。

反対に、被動軸７にさらに負荷が加わつて、前
記第一カウンタ３４のカウント内容〔Z1〕が70
と同じ若しくはそれ以上になつた時には、すなわ
ち第一の捩れ軸４の捩れ量が前記許容捩れ量
〔X1〕に達した時には、CPU３１は被動軸７に非
常に大きな負荷が加わつていることを判断してモ
ータ２を直ちに停止させる。そして、モータ２が
停止した後、前記第一及び第二の電磁クラツチ２
３，２４を解放させて次の動作を待つ。

このように、本実施例においては被動軸７に加
わる負荷が小さい時には、第一及び第二の電磁ク
ラツチ２３，２４を解放し、第一乃至第三カウン
タ３４，３５，３６の３つのカウント内容
〔Z1〕、〔Z2〕、〔Z3〕に基づいて被動軸７の負荷ト
ルク値〔Ｚ〕を検出し、負荷が中程度の時には、
第二の電磁クラツチ２４のみ作動させ、第一及び
第二カウンタ３４，３５の２つのカウント内容
〔Z1〕、〔Z2〕に基づいて被動軸７の負荷トルク値
〔Ｚ〕を検出し、さらに負荷が大きい時には第一
及び第二の電磁クラツチ２３，２４の両方を作動
させ、第一カウンタ３４のカウント内容〔Z1〕
のみに基づいて被動軸７の負荷トルク値〔Ｚ〕を
検出するようにしたので、広範囲の負荷トルクを
正確に検出することができ、しかも、各捩れ軸
４，５，８は予め設定された許容捩れ量〔X1〕、
〔X2〕、〔X3〕以上に捩れる前に第一及び第二電
磁クラツチ２３，２４の作動及びモータ２の停止
が行われるので、同各捩れ軸４，５，８は捩れ過
ぎて損傷することはない。

次に、この発明の第二の実施例について説明す
る。

この実施例では第１図及び第３図一点鎖線で示
すように、さらに前記駆動軸１と第一の中間軸３
との間に第三の電磁クラツチ５１を配設して、各
電磁クラツチ２３，２４，５１のうち、１つを常
にCPU３１で解放させて被動軸７の負荷トルク
値〔Ｚ〕を検出するようにしたものである。そし
て、説明の便宜上CPU３１の演算処理動作を除
いてその構成を前記第一の実施例と同じにしてい
る。

以下第二の実施例を第８図に示すCPU３１の
演算処理動作を示すフローチヤート図に従つて説
明する。

今、電源スイツチ及び起動スイツチをオンさせ
ると、CPU３１は第二の電磁クラツチ２４を除
く第一及び第三の電磁クラツチ２３，５１を作動
させるとともに、モータ２を起動させて、被動軸
７を回転させる。従つてこの時点では被動軸７に
加わる負荷は第三の捩れ軸８の捩れ量によつて表
わされる。そして、第三の基準位置検出装置１７
からのタイミングパルス信号SG３に応答して
CPU３１はクリア信号SG１１を出力し第三カウ
ンタ３６をクリアして第三の捩れ量検出装置２１
から出力されるパルス信号SG７の加算カウント
動作を新たに開始させる。続いて被動軸７に負荷
が加わつていることに起因して、前記タイミング
パルスSG３から少し遅れて第四の基準位置検出
装置１８から出力されるタイミングパルス信号
SG４に応答してCPU３１はラツチ信号SG１５を
出力して、その時の第三カウンタ３６のカウント
内容〔Z3〕を第三ラツチ回路４０ラツチさせ、
その内容〔Z3〕を換算データに基づいて第三の
捩れ軸８に加わつている負荷トルク値〔Zc〕を
求め、それを被動軸７の負荷トルク値〔Ｚ（＝
Zc）〕とする。続いてCPU３１はその負荷トルク
値〔Ｚ〕を表示させた後、前記と同様にカウント
内容〔Z3〕が許容捩れ量〔X3〕に達しているか
どうかチエツクし、許容捩れ量〔X3〕以下であ
れば上記演算処理動作を繰り返し被動軸７の１回
ごとの負荷トルク値〔Ｚ〕を検出する。

反対に被動軸７に加わつている負荷が大きく
て、前記カウント内容〔Z3〕が許容捩れ量〔X3〕
と同じかそれ以上になつた時、CPU３１は直ち
に第一の電磁クラツチ２３を解放し、かつ第二の
電磁クラツチ２４を作動させて、第三の捩れ軸８
よりも負荷トルクに対する捩れ量の小さい第二の
捩れ軸５を介して被動軸７に回転力を付与させ
る。そして、CPU３１は前記と同様な方法で第
二カウンタ３５をカウント動作させ、そのカウン
ト内容〔Z2〕に基づいて、被動軸７の負荷トル
ク値〔Ｚ（＝Zb）〕を求め表示装置４８に表示す
る。

そして、CPU３１は前記実施例と同様にカウ
ント内容〔Z2〕が前記許容捩れ量〔X2〕以下で
あつて、かつ20と同じ若しくはそれ以上である時
には、第二カウンタ３５のカウント内容〔Z2〕
に基づいて演算処理動作を繰り返し、被動軸７の
１回転ごとの負荷トルク〔Ｚ〕を検出する。そし
て、この状態から被動軸７に加わる負荷が下がり
前記カウント内容〔Z2〕が20以下になつた時に
は、CPU３１は第二の電磁クラツチ２４を解放
し、かつ第一の電磁クラツチ２３を作動させ前記
第三カウンタ３６のカウント動作に基づく演算処
理動作に再び移る。

反対に、さらに被動軸７に負荷が加わつて、前
記カウント内容〔Z2〕が許容捩れ量〔X2〕と同
じか若しくはそれ以上になつた時、CPU３１は
直ちに第三の電磁クラツチ５１を解放し、かつ第
一の電磁クラツチ２３を作動させて、第二の捩れ
軸５よりも負荷トルクに対する捩れ量の小さい第
一の捩れ軸４を介して被動軸７に回転力を付与さ
せる。そして、CPU３１は第一カウンタ３４を
前記と同様な方法でカウント動作させ、そのカウ
ント内容〔Z1〕に基づいて被動軸７の負荷トル
ク値〔Ｚ（＝Za）〕を求め表示装置４８に表示し
た後、カウント内容〔Z1〕が前記許容捩れ量
〔X1〕以下であつて、かつ19と同じ若しくはそれ
以上である時には再び前記と同じ演算処理動作を
繰り返す。

この状態から被動軸７に加わる負荷が下がり前
記カウント内容〔Z1〕が19以下になつた時には、
CPU３１は第一の電磁クラツチ２３を解放し、
かつ第三の電磁クラツチ５１を作動させ、再び前
記第二カウンタ３５のカウント動作に基づく演算
処理動作に移る。

反対に被動軸７に加わつている負荷が大きく
て、前記カウンタ内容〔Z1〕が許容捩れ量〔X1〕
と同じか若しくはそれ以上になつた時、CPU３
１は被動軸７に非常に大きな負荷が加わつている
ことを判断してモータ２を直ちに停止させる。

このように本実施例においては前記第一の実施
例と同様に広範囲の負荷トルクを正確に検出する
ことができる。

なお、前記各実施例において、駆動軸１が停止
状態において、各トルク検出板９，〜，１２に形
成したタイミング用スリツト１４がすべて相対向
するように配設したが、適宜の状態に配置して、
その取付状態において、各タイミング用スリツト
１４に対して前記各基準位置検出装置１５，〜，
１８を相対向するように配設してもよい。また、
前記実施例においてはモータ２の起動初期におけ
る被動軸７に加わる負荷の大きさは第三の捩れ軸
８の捩れ量が許容捩れ量〔X3〕以下という前提
のもとで行つたが、被動軸７に加わる負荷が大き
いときには、予め第一乃至第三の電磁クラツチ２
３，２４，５１をすべてモータ２の回転が不安定
な状態から安定状態に移るまでの所定時間の間だ
け作動させるようにしてもよい。

さらに前記実施例では３つの捩れ軸４，５，８
を用いてトルク検出を行つたがさらに捩れ軸の数
を増すことにより、さらに広い範囲のトルク検出
を行つたり、また第一実施例においては、第一及
び第二の電磁クラツチ２３，２４に代えて、第二
及び第三の捩れ軸５，８が許容捩れ量〔X2〕
〔X3〕にまで捩れた時、それ以上に捩れないよう
にそれぞれの軸間が互いに係合する接手構成にし
てもよい。

また、第一の実施例においては第一及び第二の
電磁クラツチ２３，２４が作動されるごとにトル
ク検出のためのカウンタ３４，３５，３６を３つ
から２つに、２つから１つにして、その時にカウ
ント動作をしていたカウンタ３４，３５，３６の
カウンタ内容〔Z1〕、〔Z2〕、〔Z3〕のみを負荷ト
ルク値〔Ｚ〕を求める基礎としたが、例えば、第
二の電磁クラツチ２４が作動された時、その時の
第三カウンタ３６のカウント内容〔Z3（＝90）〕
に基づく負荷トルク値〔Zc〕を以後の負荷トル
ク値〔Ｚ〕の演算のための加える値の１つとして
もよい。

効 果 以上詳述したように第１発明は広範囲のトルク
を検出することができ、さらに許容捩れ量を越え
た捩れ軸要素の作用を自動的に無効化することが
できる効果を奏する。又、第２発明は広範囲の負
荷トルクを検出することができ、又、各捩れ軸要
素の作用を現在のトルクに応じた許容される捩れ
量に達したとき、現在のトルク量に対応しない、
他の捩れ軸要素を自動的に無効化できる。そし
て、両発明ともマシニングセンタ等に採用するこ
とにより、工具の摩耗、折損、その他機械の異常
を正確に且つ早期に発見し、機械の駆動停止、警
報等各種の制御にも応用することができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した工作機械の駆動
軸と被動軸との関係を示す機構図、第２図はトル
ク検出板の正面図、第３図は電気回路図、第４図
は各カウンタのカウンタ内容と負荷トルク値の関
係を示すグラフ、第５図〜第７図は中央処理装置
の演算処理動作を示すフローチヤート図、第８図
はこの発明の第二の実施例を説明するための中央
処理装置の演算処理動作を示すフローチヤート図
である。 駆動軸…１、第一乃至第二の中間軸…３，６、
捩れ軸要素としての第一乃至第三の捩れ軸…４，
５，８，被動軸７、第一乃至第四のトルク検出板
…９，〜，１２，トルク検出用スリツト…１３、
タイミング用スリツト…１４、第一乃至第四の基
準位置検出装置…１５，〜，１８、第一乃至第三
の捩れ量検出装置…１９，〜，２１、第一及び第
三の電磁クラツチ…２３，２４，５１、中央処理
装置…３１、記憶装置…３２、第一乃至第三カウ
ンタ…３４，３５，３６，第一乃至第三ラツチ回
路…３８，３９，４０、第一乃至第三捩れ量設定
器…４２，４３，４４、電磁クラツチ駆動回路…
４６、トルク値表示装置…４８。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸１と、被動軸７との間に配置された一
   乃至数本の中間軸３，６と、 各軸１，３，６，７間を駆動的に連結する二乃
   至数個の捩れ軸要素４，５，８と、 前記捩れ軸要素４，５，８の内伝達トルクの最
   大のものによつて連結される軸間を除く軸間に配
   置され、その捩れ軸要素の作用を無効化する接手
   乃至クラツチ手段２３，２４と、 各軸１，３，６，７間の捩れ量を検出するため
   の検出手段９，〜，１２と、 各捩れ軸要素４，５，８の許容捩れ量データを
   記憶する許容捩れ量記憶手段３２と、 前記検出手段９，〜，１２からの検出信号に応
   じて対応する捩れ軸要素４，５，８の許容捩れ量
   データを前記許容捩れ量記憶手段３２から読出
   し、その検出信号に基づく捩れ量と読出した許容
   捩れ量データとの大きさを判定する判定手段３１
   と、 前記判定手段３１が対応する捩れ軸要素に許容
   される伝達トルクを越えたトルクが生じたことを
   判定した時、その捩れ軸要素を無効化すべく対応
   する接手乃至クラツチ手段２３，２４を駆動制御
   する制御手段３２と よりなるトルク検出装置。 ２ 駆動軸１と、被動軸７との間に配置された一
   乃至数本の中間軸３，６と、 各軸１，３，６，７間を駆動的に連結し、夫々
   捩れ力の大きさが異なる二乃至数個の捩れ軸要素
   ４，５，８と、 前記各軸１，３，６，７間に夫々配設され、そ
   れらの軸間が一体的に回転するようにそれらの軸
   間を連結して、前記捩れ軸要素４，５，８の作用
   を無効化するための連結手段２３，２４，５１
   と、 各軸１，３，６，７間の捩れ量を検出するため
   の検出手段９，〜，１２と、 各捩れ軸要素４，５，８の許容捩れ量データを
   記憶する許容捩れ量記憶手段３２と、 前記検出手段９，〜，１２からの検出信号に応
   じて対応する捩れ軸要素４，５，８の許容捩れ量
   データを前記許容捩れ量記憶手段３２から読出
   し、その検出信号に基づく捩れ量と読出した許容
   捩れ量データとの大きさを比較し、現在の伝達ト
   ルクの大きさを判定する判定手段３１と、 前記判定手段３１が判定した伝達トルクの大き
   さに対応する捩れ軸要素を除く他の捩れ軸作用を
   無効化すべく前記連結手段２３，２４，５１を選
   択して駆動制御する制御手段３１とを備えたトル
   ク検出装置。