JPS6118690B2 - - Google Patents
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- JPS6118690B2 JPS6118690B2 JP5190478A JP5190478A JPS6118690B2 JP S6118690 B2 JPS6118690 B2 JP S6118690B2 JP 5190478 A JP5190478 A JP 5190478A JP 5190478 A JP5190478 A JP 5190478A JP S6118690 B2 JPS6118690 B2 JP S6118690B2
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回転変位計を用いたトルク伝達系の
オーバロードまたは疲労診断の方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for diagnosing overload or fatigue of a torque transmission system using a rotational displacement meter.
この種の手法における先行技術としては、シヤ
フトの疲労またはオーバロードによる破損の監視
方法として、トルク計を取り付け、常時トルク測
定を行ない、限界を越えるトルクの発生を記録
し、シヤフトの形状・材料の疲労特性から疲労進
行を推定する方法、またはシヤフトの回転加速度
からトルクを算出して、そのレベルまたはレベル
を越える回数を計数することから、その疲労を推
定する方法(特願昭50―56569・特開昭51―
131370)がある。 As a prior art method for this type of method, as a method for monitoring damage due to shaft fatigue or overload, a torque meter is attached, constant torque measurement is performed, the occurrence of torque exceeding the limit is recorded, and the shaft shape and material are A method of estimating fatigue progression from fatigue characteristics, or a method of estimating fatigue by calculating torque from rotational acceleration of the shaft and counting the level or number of times the level is exceeded (Japanese Patent Application No. 56569/1999). 1978-
131370).
しかるに、これらは常時記録または計数する必
要があつて、簡便性に欠けるきらいがあり、ある
いはトルクが衝撃的なとき、そのピーク値を知る
ことがむつかしい。 However, these need to be constantly recorded or counted, which tends to be inconvenient, or when the torque is shocking, it is difficult to know the peak value.
ここにおいて、本発明はシヤフトの残留歪から
その疲労度を推定するもので、見たいときに見れ
ば良いというきわめて至便な方策を提供しようと
するものである。 Here, the present invention estimates the degree of fatigue of the shaft from the residual strain of the shaft, and is intended to provide an extremely convenient method that allows you to view the shaft whenever you want.
すなわち、本発明は零点ドリフトのない角変位
計を適用し、長期にわたつて残留歪の変化を測定
することができ、この残留歪からオーバロードや
その繰り返しを検出することができ、しかも常用
はトルク計としても用いることが可能であり、そ
の零点変化がそのまま安全の監視に使うことがで
きる手段である。 That is, the present invention applies an angular displacement meter without zero point drift, can measure changes in residual strain over a long period of time, and can detect overload and its repetition from this residual strain. It can also be used as a torque meter, and its zero point change can be used directly for safety monitoring.
第1図は本発明の原理的説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention.
駆動側1と負荷側2を結合するシヤフト3の両
端に、それぞれ永久磁石4・5を1個づつ取りつ
ける。このシヤフトを囲む2個の磁性環を設け、
その内側にそれぞれ前記永久磁石4・5と非接触
で対向するように複数個のコイル61・62・6
3・64・65……および71・72・73・7
4・75……を等分に配置してある。したがつ
て、シヤフト3が回転すると、磁石4・5の回転
によりコイルから順次にパルスが発生される。 One permanent magnet 4, 5 is attached to each end of a shaft 3 that connects a drive side 1 and a load side 2. Two magnetic rings surrounding this shaft are provided,
A plurality of coils 61, 62, and 6 are provided inside thereof so as to face the permanent magnets 4 and 5 without contacting each other.
3, 64, 65...and 71, 72, 73, 7
4.75... are arranged equally. Therefore, when the shaft 3 rotates, pulses are sequentially generated from the coils due to the rotation of the magnets 4 and 5.
コイルの個数をN,回転角速度をωとすると、
パルス間隔τ0はτ0=2π/Nωである。 If the number of coils is N and the rotational angular velocity is ω, then
The pulse interval τ 0 is τ 0 =2π/Nω.
いま、伝達系のシヤフト3にトルクTが加えら
れると、2つの磁石4・5の位置が相対的にθず
れ、パルスを発生する時間にずれτを生ずる。系
のねじり剛性をKとすると、
T=Kθ
=Kωτ
=K2π/N・1/τ0・τ ………(1式)
で表わされる。 Now, when torque T is applied to the shaft 3 of the transmission system, the positions of the two magnets 4 and 5 are relatively shifted by θ, causing a shift τ in the time at which pulses are generated. When the torsional rigidity of the system is K, it is expressed as: T=Kθ =Kωτ =K2π/N・1/τ 0・τ (Equation 1).
第2図は、本発明の信号処理の一実施例のブロ
ツクダイアグラムを示す。 FIG. 2 shows a block diagram of one embodiment of the signal processing of the present invention.
駆動側1のコイル61・62……に発生きた電
圧をVD1,負荷側2のコイル71・72……に発
生した電圧をVL1として表わし、それぞれ比較器
8・9を通し電圧VD1・VL1が零(値)を横切る
点で、時定数の異なる単安定回路10・11・1
2を動作させる。 The voltage generated in the coils 61, 62, . . . on the drive side 1 is expressed as V D1 , and the voltage generated in the coils 71, 72 , . Monostable circuits 10, 11, 1 with different time constants at the point where V L1 crosses zero (value)
Operate 2.
比較器8・9の出力電圧をVD2・VL2として示
し、単安定回路10・11・12の時定数は、た
とえば0.5ms,1.5ms,1.0msとし、それらの出力
をQ1,Q2,Q3,Q4としている。 The output voltages of the comparators 8 and 9 are shown as V D2 and V L2 , the time constants of the monostable circuits 10, 11, and 12 are, for example, 0.5 ms, 1.5 ms, and 1.0 ms, and their outputs are expressed as Q 1 and Q 2 , Q 3 and Q 4 .
論理素子ノア(NOR)13の出力V+には正方向
のトルクによるパルスの時間のずれτ+,論理素
子ノア14の出力V-には負方向のトルクによる
時間のずれτ−が出る。 The output V + of the logic element NOR 13 has a pulse time lag τ + due to the torque in the positive direction, and the output V - of the logic element NOR 14 has a time lag τ − due to the torque in the negative direction.
負のトルク、つまり駆動側1が負荷側2にまわ
される場合は、出力信号の極性が逆になる。 In the case of a negative torque, ie when the drive side 1 is turned to the load side 2, the polarity of the output signal is reversed.
電圧VD1は第3図において実線22・23、電
圧VL1は点線24・25として表わしている。 The voltage V D1 is represented by solid lines 22 and 23 in FIG. 3, and the voltage V L1 is represented by dotted lines 24 and 25.
電圧V+,V-,VL2をカウンタ16・17・1
8のゲート信号として、発振器15のパルス数を
カウントすることによつてパルスの発生する時間
のずれτと、パルス間隔τ0が、デイジタル量で
得られる。 Voltage V + , V - , V L2 by counters 16, 17, 1
By counting the number of pulses from the oscillator 15, the pulse generation time lag τ and the pulse interval τ 0 can be obtained as digital quantities as the gate signal No. 8.
マイクロプロセツサ19では、パルス間隔τ0
の逆数を算出し、(1式)を計算して、トルクT
をデイジタル信号で得る。 In the microprocessor 19, the pulse interval τ 0
Calculate the reciprocal of , calculate (1), and calculate the torque T
obtained as a digital signal.
トルクが零のときに、このトルク計に角変位量
として表われる零点変動量△Tはトルク計として
は補正すべき量であり、前記の信号処理回路によ
り演算して出される出力は、駆動側と負荷側のパ
ルスの時間差τに関係するもので(1)式で示される
が、零点変動量△Tを含んでいる。 When the torque is zero, the zero point fluctuation amount △T that appears as an angular displacement amount on this torque meter is an amount that should be corrected as a torque meter, and the output calculated by the signal processing circuit described above is This is related to the time difference τ between the pulses on the load side and is expressed by equation (1), and includes the zero point fluctuation amount ΔT.
したがつて、シヤフトに外部から加えられる真
のトルクTaは信号処理回路の出力Tから零点変
動量△Tを引いたものである。すなわち真のトル
クを零にするか、他の方法によつて真のトルクを
検出するようにすれば、
△T=K2π/N・1/τ0・τ−Ta ……(2式)
から△Tを求められる。 Therefore, the true torque Ta applied to the shaft from the outside is the output T of the signal processing circuit minus the zero point fluctuation amount ΔT. In other words, if the true torque is set to zero or detected by another method, △T=K2π/N・1/τ 0・τ−Ta ... (2 equations) From △ T is required.
この零点変動量△Tは、伝達系に零または一定
のトルクを加えたときの検出手段間の相対角変位
に相当するものであり、製作誤差など最初の変位
量を零にしておけば、、その後に伝達系に加えら
れたオーバーロードなどによる残留ねじれ歪が生
じたことを示し、これが限界を超えると破損に至
る。 This zero point variation △T corresponds to the relative angular displacement between the detection means when zero or constant torque is applied to the transmission system, and if the initial displacement due to manufacturing errors is set to zero, This indicates that residual torsional strain has occurred due to overload applied to the transmission system after that, and if this exceeds the limit, it will lead to damage.
したがつて、前記(2式)から得られる零点変
動量△Tの大きさ、またはその進行状態を組み合
わせて監視すれば、そのトルク伝達系が前記限界
を超えるかどうかの状態を判断することができ
る。 Therefore, by monitoring the magnitude of the zero point fluctuation amount ΔT obtained from the above (2 equation) or its progress in combination, it is possible to determine whether the torque transmission system exceeds the above limit. can.
すなわち、一般にシヤフトに繰り返し応力が加
えられると残留ねじれが次第に増加し、破壊に近
づくとその進行度が速くなる。したがつて、
(△T)L,{d(△T)/dt}Lをそれぞれ△Tの大
きさの設
定限界値、時間変化量の設定限界値とすれば、△
T>(△T)Lまたはd(△T)/△t>{d(△T)
/dt}Lになれば、
マイクロプロセツサ19から警告信号20ととも
に零点変動量21を出力する。 That is, in general, when repeated stress is applied to a shaft, residual torsion gradually increases, and as it approaches failure, the rate of progression becomes faster. Therefore, if (△T) L and {d(△T)/dt} L are the set limit value for the magnitude of △T and the set limit value for the amount of change over time, then △
T>(△T) L or d(△T)/△t>{d(△T)
/dt} L , the microprocessor 19 outputs a warning signal 20 and a zero point fluctuation amount 21.
なお、外部より既知の変化するトルクを与え
て、各トルクに対するねじれ量を検出し、トルク
―変位曲線をマイクロプロセツサで描かせ、その
ヒステリシス特性によつて伝達系の安全性を判断
させることもできる。 It is also possible to apply a known varying torque from the outside, detect the amount of twist for each torque, draw a torque-displacement curve with a microprocessor, and judge the safety of the transmission system based on the hysteresis characteristics. can.
粉砕機、混練機、一部の圧延機などでは、シヤ
フト等伝達系に、不測の衝撃トルクが繰り返し発
生し、シヤフトなどが破損することが度々あるた
め、定常的なトルクに対しては安全率を見込んで
デザインするが、あらゆる衝撃トルクの可能性を
考慮して設計すると、安全性が過剰な大形の機械
になるが、本発明を実施することにより安全性の
限界を検出でき、機械の無駄を省いて安全な運転
が可能になる。 In crushers, kneaders, some rolling mills, etc., unexpected impact torque is repeatedly generated in the transmission system such as the shaft, which often causes damage to the shaft, so there is a safety factor for steady torque. However, if the design takes into account the possibility of all kinds of impact torque, it will become a large machine with excessive safety.However, by implementing the present invention, the limits of safety can be detected and the machine can be improved. Eliminates waste and enables safe driving.
本発明はこのように、トルク伝達系のオーバー
ロードまたは疲労の監視を、伝達系の残留ねじれ
量の大きさや時間変化あるいはトルクに対する変
化特性によつて行うようにしており、簡単な構成
で確実な監視をすることができる効果がある。 In this way, the present invention monitors the overload or fatigue of the torque transmission system based on the amount of residual torsion in the transmission system, changes over time, or changes characteristics with respect to torque, and is reliable with a simple configuration. It has the effect of being able to monitor.
第1図は本発明の原理的説明図、第2図は本発
明の信号処理の一実施例のブロツクダイアグラ
ム、第3図はそのタイムチヤートである。
1……駆動側、2……負荷側、3……シヤフ
ト、4・5……永久磁石、61〜65・71〜7
5……コイル、8・9……比較器、10〜12…
…単安定回路、13・14……論理素子ノア
(NOR)、15……発振器、16〜18……カウ
ンタ、19……マイクロプロセツサ、20……警
告信号、21……零点変動量。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the signal processing of the present invention, and FIG. 3 is a time chart thereof. 1...Drive side, 2...Load side, 3...Shaft, 4.5...Permanent magnet, 61-65/71-7
5...Coil, 8/9...Comparator, 10-12...
... Monostable circuit, 13/14 ... Logic element NOR (NOR), 15 ... Oscillator, 16 to 18 ... Counter, 19 ... Microprocessor, 20 ... Warning signal, 21 ... Zero point fluctuation amount.
Claims (1)
測定する手段をそなえ、前記伝達系に零または一
定のトルクを加えたときの相対角変位により残留
ねじれ量を検出し、その増大または時間変化量、
もしくはトルクを変化させたときのトルク――変
位曲線のヒステリシスの増大により、トルク伝達
系の安全性の監視をすることを特徴とするトルク
伝達系の安全性の監視方法。1. Equipped with means for measuring relative angular displacement at two locations in a rotational torque transmission system, detecting the amount of residual torsion based on the relative angular displacement when zero or constant torque is applied to the transmission system, and detecting its increase or change over time. amount,
Or, a method for monitoring the safety of a torque transmission system characterized by monitoring the safety of the torque transmission system by increasing the hysteresis of the torque-displacement curve when the torque is changed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190478A JPS54141684A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Method of supervising safety of torque transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190478A JPS54141684A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Method of supervising safety of torque transmission system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54141684A JPS54141684A (en) | 1979-11-05 |
| JPS6118690B2 true JPS6118690B2 (en) | 1986-05-14 |
Family
ID=12899858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5190478A Granted JPS54141684A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Method of supervising safety of torque transmission system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54141684A (en) |
-
1978
- 1978-04-26 JP JP5190478A patent/JPS54141684A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54141684A (en) | 1979-11-05 |
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