JPS6244604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は負荷トルク検出装置等に利用される
捩れ検出装置に関するものである。

従来技術 従来、捩れ検出装置を利用して負荷トルクの検
出方法を行うものとしては、例えば特公昭53―
22474号、特公昭54―6101号、特公昭54―6102号
及び特公昭54―37513号公報に記載のものがあつ
た。

特公昭53―22474号公報記載のものは、駆動軸
と被駆動軸に磁石をそれぞれ配設するとともに、
その外周にそれぞれ近接スイツチを設けたもので
あつて、被駆動軸に負荷トルクが加わつた時、ト
ルクの大きさに比例して両磁石が相対的に角変位
する大きさを前記両近接スイツチから出力される
パルス信号の位相差としてとらえ、この位相差に
基づいて負荷トルクを検出するものである。そし
て、所定の負荷トルク値、すなわち最大位相差を
設定するのは、基準となる駆動軸側の近接スイツ
チのオンに応答して一定時間（最大位相差）オン
を保持する単安定マルチバイブレータである。し
かし、同マルチバイブレータのオン時間を決定す
る時定数回路は正確な時間を設定することは非常
にむつかしく、正確な負荷トルク検出はできなか
つた。しかも、ある負荷トルクの状態からその負
荷トルク値以下に下がつた状態の所定負荷トルク
値の検出はさらにむつかしくなり、簡単かつ正確
な負荷トルク検出はできなかつた。

さらにこの位相差を利用した方法では、被駆動
軸の回転中のときどきの負荷トルクの変動状態及
び変動値を検出することはできない。

特公昭54―6101号及び特公昭54―6102号公報記
載のものは、検出する負荷トルク値が予め固定的
に設定した構成になつているため種々の所定の負
荷トルク値を検出するためには被検出体若しくは
検出体の設置状態をいちいち変えなければならな
い。しかも前記と同様に小さな負荷トルク検出並
びに負荷トルクの変動を検出することはできな
い。

又、特公昭54―37513公報記載のものは、負荷
トルクの変動を差動トランスの２次電圧の変化と
して検出するものである。しかし、一般に差動ト
ランスの１次側のトランスに供給される交流電圧
は外部電圧の変動及びノイズによつて変動して２
次電圧も変動するため、正確な負荷トルク値は求
められない。しかも、検出される２次電圧はアナ
ログ量であるため、負荷トルクの変化に対する２
次電圧の変化を求める換算は前記１次側の電圧変
動も伴うこともあつてむつかしく、負荷トルク値
を簡単かつ正確に求めることはできない。

目 的 この発明は前記問題点を解消し、簡単かつ正確
に広い範囲の捩れ量及びそのときどきの負荷に対
する捩れ量の変動を検出することができ、しか
も、負荷トルクの検出精度を負荷の大きさに応じ
て自由に選択することができ負荷トルク検出等に
有効に利用し得る捩れ検出装置を提供するにあ
る。

実施例 以下、この発明をトルク検出装置として具体化
した一実施例を図面に従つて説明する。

第１図において、原動軸１は軸部２と円筒状の
筒状部３とを固定ボルト４で互に連結固定したも
のであつて、ケース５に回転可能に支持されてい
る。プーリ６は前記原動軸１の軸部２に固定ボル
ト７により連結固定され、ベルト（図示せず）を
介してモータ等の回転駆動を原動軸１に伝達す
る。

筒状の従動軸８は基端部にて前記ケースに回転
可能に支持され、かつ前記原動軸１と同一軸線上
に配設されていて、その先端部において滑動リン
グ９により原動軸１内に相対回転可能に支持され
ている。被駆動軸１０はその先端部（図示せず）
にドリル等の工具が取着され、その基端部が前記
従動軸８内に嵌挿され、スプライン１１ａ及びス
プラインキー１１ｂにより従動軸８に対して一体
回転及び軸線方向への相対移動可能に連結されて
いる。

回転運動伝達手段としての伝達スプリング１２
は前記従動軸８の周りに僅かな間隙をおいて円心
上巻装され、その一端が筒状部３の基端部に連結
固定され、他端が従動軸８のフランジ部８ａに連
結固定されていて、原動軸１の回転力を従動軸８
に伝達する。なお、前記被駆動軸１０に非常に大
きな負荷トルクが加わり、従動軸８に対して原動
軸１が回転方向に360゜角変位（１回転）したと
き、前記伝達スプリング１２がねじれて従動軸８
の外周面に巻き付くようになつている。

回転円板１３は前記従動軸８のフランジ部８ａ
にネジ１４で固定され同従動軸８とともに回転す
る。そして、本実施例において、回転円板１３に
は第２図に示すように一箇所１５ａより同円板１
３の回転方向に初め71個まで1.5゜の等角度間隔
で、以後は指数関数的に増加する間隔位置となる
ように、角変位検出用被検出部としての89個のス
リツト１５が従動軸８の軸線を中心として同一円
周上に透設されているとともに、前記スリツト１
５に対して同円板１３の回転方向に略131゜角変
位した位置から扇角形状の14個の透孔１６が従動
軸８の軸線を中心として同一円周上に連続的に透
設されている。

遮蔽板１７は前記回転円板１３と相対向するよ
うに前記原動軸１の筒状部３先端部にネジ１８で
装着され、同原動軸１とともに回転する。そし
て、本実施例において遮蔽板１７には、第３図に
示すように前記回転円板１３と相対向したとき、
前記スリツト１５を遮蔽するスリツト遮蔽部１９
と、前記透孔１６を遮蔽する透孔遮蔽部２０と、
その透孔１６の透設位置に相対向する基準孔２１
とが形成されている。又、前記回転円板１３に対
して遮蔽板１７は原動軸１の停止状態において、
第２図に一点鎖線で示す相対位置（本実施例では
32個目以降のスリツト１５がスリツト遮蔽部１９
により遮蔽される位置）となるように配設され
る。

角変位検出用ホトカプラ２２とリセツト用ホト
カプラ２３はケース５内に支持部材２４を介して
それぞれ配設され、角変位検出用ホトカプラ２２
は前記回転円板１３のスリツト１５の通過を検出
し、リセツト用ホトカプラ２３は前記遮蔽板１７
の基準孔２１の通過を検出する。なお、前記基準
孔２１が前記透孔１６に対して第２図に一点鎖線
で示すような状態でリセツト用ホトカプラ２３を
通過しても、同ホトカプラ２３の発光ダイオード
からの光をホトダイオードは十分に検出すること
ができるようになつている。

そして、今モータ等で原動軸１を回転させて前
記被駆動軸１０を無負荷の状態で回転させた時、
伝達スプリング１２の弾性力により遮蔽板１７は
回転円板１３に対して回転方向へ若干相対角変位
し遮蔽部１９の一端縁１９ａと回転円板１３のス
リツト１５ａとが更に離間（本実施例ではスリツ
ト８個分）した後は平衡がとれて、相対的な角変
位を生ずることなく同円板１３と同じ回転速度で
回転される。従つて、この状態では角変位検出用
ホトカプラ２２は回転円板１３が１回転するたび
ごとに40（＝32＋８）個のスリツト１５の通過を
検出し、通過した数に等しい40個のパルス信号
SG１を出力する。

次に、被駆動軸１０に負荷トルクが加わつた
時、その負荷トルクにより遮蔽板１７は回転円板
１３に対し、そのトルクの大きさに比例して回転
方向に角変位するため、その角変位した分〔α〕
だけスリツト１５が遮蔽板１７のスリツト遮蔽部
１９から新たに表われる。従つて、角変位検出用
ホトカプラ２２は回転円板１３が１回転するたび
ごとに、前記増加した分〔α〕を加えた数（＝40
＋α）のスリツト１５の通過を検出し、その通過
した数に等しい数（＝40＋α）のパルス信号SG
１を出力する。

一方、リセツト用ホトカプラ２３は前記遮蔽板
１７の変位とともに基準孔２１も変位するため、
前記角変位検出用ホトカプラ２２が前記スリツト
１５の通過開始前に、同基準孔２の通過を検出し
てリセツトパルス信号SG２を出力する。従つ
て、リセツト用ホトカプラ２３は前記角変位検出
用ホトカプラ２２の１回転ごとのスリツト１５の
通過検出前に常にリセツトパルス信号を出力す
る。

次に、前記角変位検出用ホトカプラ２２から出
力されたパルス信号SG１に基づいて前記被駆動
軸１０の負荷トルクを計測して異常負荷トルクを
検出する装置を第５図に従つて説明する。

カウンタ回路２５は加算カウンタであつて、前
記角変位検出用ホトカプラ２２からのパルス信号
SG１が入力されるたびごとにその数を加算カウ
ントし、その計数内容を次段の比較器２６に出力
するとともに、前記リセツト用ホトカプラ２３か
らのリセツトパルス信号SG２が入力されると、
前記計数内容をクリアするようになつている。従
つて、カウンタ回路２５は前記回転円板１３すな
わち被駆動軸１０の１回転のたびごとにパルス信
号SG１をカウントし、その計数内容を比較器２
６に出力する。すなわち、被駆動軸１０の１回転
ごとにカウンタ回路２５でカウントされたパルス
信号SG１の総数は同被駆動軸１０の１回転ごと
の負荷トルク値〔Tx〕を意味し、その負荷トル
ク値〔Tx〕が比較器２６に入力されることにな
る。

異常値設定器２７は前記被駆動軸１０に加わる
負荷トルクの最大許容負荷トルク値〔Tmax〕を
設定するものであつて、比較器２６においてその
最大許容負荷トルク値〔Tmax〕を前記カウンタ
回路２５から入力される負荷トルク値〔Tx〕と
比較判別できるようにコード化して同比較器２６
に出力する。

前記比較器２６は前記カウンタ回路２５及び異
常値設定器２７から出力される負荷トルク値
〔Tx〕と最大許容負荷トルク値〔Tmax〕とを比
較判別するものであつて、負荷トルク値〔Tx〕
が最大許容負荷トルク値〔Tmax〕と一致した
時、異常信号を異常表示装置２８に出力する。異
常表示装置２８は表示ランプ等で構成され、前記
異常信号に応答して点灯し、被駆動軸１０に異常
な負荷トルクが加わつていることを知らせる。

従つて、被駆動軸１０の負荷トルクは同被駆動
軸１０の１回転するたびごとに出力される角変位
検出用ホトカプラ２２のパルス信号SG１の総数
により正確に検出することができる。

しかも回転円板１３のスリツト１５は所定の数
等間隔に形成した後、次第にスリツト１５の間隔
を指数関数的に増加するように配設したので、負
荷トルクの誤差をある程度許容できる大きな負荷
トルクの検出と負荷トルクの誤差を小さくしなけ
ればならない小さな負荷トルクの検出する場合に
おいて精度を自由に選択することができる。

なお、本実施例において前記比較器２６からの
異常信号を異常表示装置２８に出力したものであ
るが、この異常信号を例えば原動軸１を駆動させ
ているモータ等の駆動手段を停止させるための制
御信号にしてもよい。又、前記異常値設定器２７
で設定した最大許容負荷トルク値のかわりに最低
許容負荷トルク値を設定できるようにするととも
に、前記比較器２６を負荷トルク値〔Tx〕が一
定の状態から下がつて前記最低許容負荷トルク値
に達した時、異常信号が出力されるようにすれ
ば、被駆動軸１０が軽負荷になつたことを検出す
ることも可能となる。

さらに前記カウンタ回路２５からの計数内容を
演算制御回路３０に出力し、その計数内容に基づ
いて被駆動軸１０が無負荷状態からどれだけ負荷
トルクが加わつたかの増加分を演算し、次段の表
示装置３１に１回転ごとの又は所定の回転回数お
きの負荷トルクの変動を表示させるようにしても
よい。

又、原動軸１に回転円板１３を取付け従動軸８
に遮蔽板１７を取付けるように構成してもよい。
又本実施例においては回転円板１３にスリツト１
５を形成するとともに、遮蔽板１７に基準孔２１
等を形成したが、両板１３，１７を透明体にして
スリツト１５及び基準孔１６等に対応するところ
に黒色のシールを貼着して、このシールを検出す
るようにしてもよい。又、スリツト１５部分を磁
性体に代えて、この磁性体をホール素子で検出し
たり、又、ホトカプラ２２に変えて、永久磁石と
近接スイツチ又はホール素子にし、一方遮蔽板２
２を非磁性体のものに代えて切削トルクの変動を
検出するようにしてもよい。

さらに、前記伝達スプリングに代えて、トーシ
ヨンバー又は磁力による回転伝達機構にしてもよ
い。

効 果 以上詳述したように、この発明によれば簡単か
つ正確に広い範囲の捩れ量及びそのときどきの負
荷に対する捩れ量の変動を検出することができ、
しかも、負荷トルクの検出精度を負荷の大きさに
応じて自由に選択することができて負荷トルク検
出等に利用することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した、原動軸及び従
動軸に対する遮蔽板及び回転円板の取付け状態を
示す部分縦断面図、第２図は回転円板の正面図、
第３図は遮蔽板の正面図、第４図は回転円板及び
遮蔽板に対するホトカプラの配置状態を示す側面
図、第５図は電気ブロツク回路図である。 原動軸…１、従動軸…８、被駆動軸…１０、伝
達スプリング…１２、回転円板…１３、スリツト
…１５、遮蔽板…１７、スリツト遮蔽部…１９、
角変位検出用ホトカプラ…２２、リセツト用ホト
カプラ…２３、カウンタ回路…２５、比較器…２
６、異常値設定器…２７、異常表示装置…２８。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動される原動軸１と、 その原動軸１と同一軸線上に配設された従動軸
   ８と、 それらの軸１，８間において原動軸１の回転運
   動を従動軸８側に伝達するように配設され、且つ
   従動軸８側の負荷の大きさに応じて原動軸１と従
   動軸８との間において360゜以下の範囲で相対的
   に角変位を生じさせる回転運動伝達手段１２と、 前記原動軸１と従動軸８とのいずれか一方に取
   付けられ、前記軸線を中心とする同一円周上に多
   数の角変位検出用被検出部１５をそれらの間隔が
   指数関数的に次第に増加するように形成された回
   転円板１３と、 その回転円板１３と相対して配設され、前記原
   動軸１の回転時に前記角変位検出用被検出部１５
   を検出する検出体２２と、 前記原動軸１と従動軸８との他方に取付けら
   れ、前記検出体２２による前記回転円板１３の角
   変位検出用被検出部１５の検出を無効化するよう
   にその被検出部１５を遮蔽すべく前記軸線のまわ
   りにおいて360゜以下の範囲で形成された遮蔽部
   １９を有し、その遮蔽部１９の前記角変位検出用
   被検出部１５と相対する一端縁１９ａが前記角変
   位検出用被検出部１５のうちの予め定められた一
   個の被検出部１５ａに対し前記原動軸１と従動軸
   ８との角変位に応じて相対的に接近離間され、前
   記検出体２２が前記一個の角変位検出用被検出部
   １５ａと前記遮蔽部１９の前記一端縁１９ａとの
   間において角変位検出用被検出部１５を検出し得
   る数が増減するように前記角変位検出用被検出部
   １５を遮蔽・開放するための遮蔽板１７と、 前記検出体２２が前記一個の角変位検出用被検
   出部１５ａと前記遮蔽板１７の前記一端縁１９ａ
   との間の前記角変位検出用被検出部１５を検出す
   る時、その検出信号の発生に基いてそれを計数
   し、その計数結果に基いて原動軸１と従動軸８と
   の間の角変位を算出する制御装置２１，２３，２
   ５とよりなる捩れ検出装置。