JP2020071161A - トルク検出器及びモータ評価システム - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷の偏りや偏心等による影響を抑制し、高精度なリニアリティを得ることができるトルク検出器を提供すること。【解決手段】トルク検出器は、回転自在で、歪みを生じる起歪部を有するトーションバーと、起歪部に貼りつけられるn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージと、を備え、起歪部の外周の長さをL、起歪部の外周方向に沿った、n個の歪ゲージの幅の合計をWTとしたとき、WT/Lで求められる受感部比が13%以上である。このトルク検出器は、モータ評価システムに用いることができる。【選択図】図1
Description
本発明は、回転自在で、歪みを生じる起歪部を有するトーションバーと、起歪部に貼りつけられる複数の歪ゲージと、を備えたトルク検出器及びモータ評価システムに関する。
歪ゲージを起歪部に添着してトルクを検出するトルク検出器として、例えば特許文献1に、回転体のトルク測定装置が記載されている。特許文献1に記載されたトルク測定装置は、回転力伝達系中の駆動軸側と負荷軸側との間に介挿され、両軸間に伝達されるトルクを測定する回転体のトルク測定装置である。負荷軸の中間部は、細径に削成された、起歪部が設けられており、その起歪部の円周上には、180°の角度間隔をあけて少なくとも二対のひずみゲージSG1、SG2が添着されている。
トルク検出器において、起歪部に歪ゲージを貼り付けたときに、負荷の偏りや偏心等により、高精度なリニアリティを得ることができない場合があった。
本発明は、負荷の偏りや偏心等による影響を抑制し、高精度なリニアリティを得ることができるトルク検出器及びモータ評価システムを提供することを目的とする。
(1) 本発明に係るトルク検出器は、回転自在で、歪みを生じる起歪部を有するトーションバーと、
前記起歪部に貼りつけられるn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージと、を備え、
前記起歪部の外周の長さをL、前記起歪部の外周方向に沿った、前記n個の歪ゲージの幅の合計をWTとしたとき、WT/Lで求められる受感部比が13%以上である、トルク検出器である。
なお、「起歪部の外周の長さ」とは、例えば、後述する図3の(A)から(C)に示すように、起歪部が円柱の場合は、円柱の断面の円周の長さをいい、図6に示すように、起歪部が2つの切断側面が対向するように切断された円柱の場合は、切断された円柱の断面の2つの円弧と2つの直線(切断線)との合計の長さをいい、図7(A)及び図7(B)に示すように、穴が設けられた円柱の場合は、穴が設けられた円柱の断面の2つの円弧の合計の長さをいう。
前記起歪部に貼りつけられるn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージと、を備え、
前記起歪部の外周の長さをL、前記起歪部の外周方向に沿った、前記n個の歪ゲージの幅の合計をWTとしたとき、WT/Lで求められる受感部比が13%以上である、トルク検出器である。
なお、「起歪部の外周の長さ」とは、例えば、後述する図3の(A)から(C)に示すように、起歪部が円柱の場合は、円柱の断面の円周の長さをいい、図6に示すように、起歪部が2つの切断側面が対向するように切断された円柱の場合は、切断された円柱の断面の2つの円弧と2つの直線(切断線)との合計の長さをいい、図7(A)及び図7(B)に示すように、穴が設けられた円柱の場合は、穴が設けられた円柱の断面の2つの円弧の合計の長さをいう。
(2) 上記(1)のトルク検出器において、前記歪ゲージの数は2個であってよい。
(3) 上記(1)のトルク検出器において、前記歪ゲージの数は4個以上であってもよい。
(4) 本発明に係るモータ評価システムは、上記(1)から(3)のいずれかのトルク検出器と、該トルク検出器に含まれるトーションバーの一端と連結される駆動モータと、前記トーションバーの他端と連結される負荷モータとを備えた、モータ評価システムである。
本発明によれば、負荷の偏りや偏心等による影響を抑制し、高精度なリニアリティを得ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態のトルク検出器を含むモータ評価システムの構成図である。
図1は、本発明の一実施形態のトルク検出器を含むモータ評価システムの構成図である。
図1に示すように、モータ評価システム1は、トルク検出器10、駆動モータ20、負荷モータ30、カップリング(軸継手)40、50及び基台60を備えている。基台60上にトルク検出器10、駆動モータ20、負荷モータ30が搭載される。
また、駆動モータ20は回転軸20−1、負荷モータ30は回転軸30−1をそれぞれ備えている。
また、駆動モータ20は回転軸20−1、負荷モータ30は回転軸30−1をそれぞれ備えている。
トルク検出器10は、トルク検出器本体11、軸受12、及びトーションバー13を備えている。軸受12はトルク検出器本体11の両側面に取り付けられる。
トーションバー13は、第1及び第2の回転軸13−1、13−3と、起歪部13−2とからなる。第1の回転軸13−1は、軸受12を介してトルク検出器本体11の外に突き出す第1部分13−11と、この第1部分13−11と接続され且つトルク検出器本体11内に配置される、第1部分13−11よりも直径の大きい第2部分13−12とからなる。第2の回転軸13−3は、軸受12を介してトルク検出器本体11の外に突き出す第1部分13−31と、この第1部分13−31と接続され且つトルク検出器本体11内に配置される、第1部分13−31よりも直径の大きい第2部分13−32とからなる。起歪部13−2は、第1の回転軸13−1の第2部分13−12と、第2の回転軸13−3の第2部分13−32との間に設けられ、第1及び第2の回転軸13−1、13−3の第1部分13−11、13−31、及び第2部分13−12、13−32の直径よりも直径が小さくなっている。
トーションバー13は、第1及び第2の回転軸13−1、13−3と、起歪部13−2とからなる。第1の回転軸13−1は、軸受12を介してトルク検出器本体11の外に突き出す第1部分13−11と、この第1部分13−11と接続され且つトルク検出器本体11内に配置される、第1部分13−11よりも直径の大きい第2部分13−12とからなる。第2の回転軸13−3は、軸受12を介してトルク検出器本体11の外に突き出す第1部分13−31と、この第1部分13−31と接続され且つトルク検出器本体11内に配置される、第1部分13−31よりも直径の大きい第2部分13−32とからなる。起歪部13−2は、第1の回転軸13−1の第2部分13−12と、第2の回転軸13−3の第2部分13−32との間に設けられ、第1及び第2の回転軸13−1、13−3の第1部分13−11、13−31、及び第2部分13−12、13−32の直径よりも直径が小さくなっている。
トーションバー13の第1の回転軸13−1の第1部分13−11は駆動モータ20の回転軸20−1とカップリング40を介して連結される。トーションバー13の第2の回転軸13−3の第1部分13−31は負荷モータ30の回転軸30−1とカップリング50を介して連結される。
駆動モータ20を回転させると、回転軸20−1が回転し、回転軸20−1とカップリング40で接続される、トーションバー13の第1の回転軸13−1が回転する。また、トーションバー13の第2の回転軸13−3が回転すると、第2の回転軸13−3とカップリング50で接続される負荷モータ30の回転軸30−1が回転する。
駆動モータ20を回転させると、回転軸20−1が回転し、回転軸20−1とカップリング40で接続される、トーションバー13の第1の回転軸13−1が回転する。また、トーションバー13の第2の回転軸13−3が回転すると、第2の回転軸13−3とカップリング50で接続される負荷モータ30の回転軸30−1が回転する。
このとき、トーションバー13は負荷モータ30の負荷によって、ねじれが生じ、起歪部13−2に歪みが生ずる。
起歪部13−2は円柱状となっており、外周面にn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージ15が貼り付けられている。n個の歪ゲージ15は起歪部13−2の歪みを検出する。
起歪部13−2は円柱状となっており、外周面にn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージ15が貼り付けられている。n個の歪ゲージ15は起歪部13−2の歪みを検出する。
図2は歪ゲージ15の一構成例を示す平面図である。図2に示すように、歪ゲージ15は、絶縁シート17と、絶縁シート17上に形成された2つの抵抗素子部16A、16Bとからなる。抵抗素子部16Aは、端子16A−1,16A−5と、リード線16A−2,16A−4と、細線の導電体(金属箔)16A−3とを備えている。細線の導電体16A−3はジグザグ状に形成される。
抵抗素子部16Bは、端子16B−1,16B−5と、リード線16B−2,16B−4と、細線の導電体(金属箔)16B−3とを備えている。細線の導電体16B−3はジグザグ状に形成される。抵抗素子部16Aと抵抗素子部16Bとは線対称に形成されているが、特に線対称に配置されなくともよく、例えば、同じ形状の抵抗素子部が隣接するように配置してもよい。
抵抗素子部16A及び16Bにおいて、絶縁シート17が伸縮すると導電体16A−3及び導電体16B−3が伸縮して、導電体16A−3及び導電体16B−3の抵抗値がそれぞれ変化する。これらの抵抗値変化を電圧信号に変換して歪みが検出される。ここでは、歪みの検出は4つの抵抗のブリッジから構成されるホイートストンブリッジ回路を用いて検出されるため、2つ(n=2)の歪ゲージ15の4つの抵抗素子部を用いて歪みの検出が行われる。ホイートストンブリッジ回路を用いて歪みを検出する場合には4m個(mは自然数)の抵抗素子部、すなわち2m個の歪ゲージ15が必要になるが、ホイートストンブリッジ回路を用いないで検出する場合には特に抵抗素子部の数は限定されない。
歪ゲージ15の枚数は、受感部比が一定値以上となるように設けられる。受感部比とは、(起歪部13−2の外周方向に沿った、複数の歪ゲージ15のゲージ幅Wの合計値WT)/(起歪部13−2の外周の長さL)で求められる。
抵抗素子部16Bは、端子16B−1,16B−5と、リード線16B−2,16B−4と、細線の導電体(金属箔)16B−3とを備えている。細線の導電体16B−3はジグザグ状に形成される。抵抗素子部16Aと抵抗素子部16Bとは線対称に形成されているが、特に線対称に配置されなくともよく、例えば、同じ形状の抵抗素子部が隣接するように配置してもよい。
抵抗素子部16A及び16Bにおいて、絶縁シート17が伸縮すると導電体16A−3及び導電体16B−3が伸縮して、導電体16A−3及び導電体16B−3の抵抗値がそれぞれ変化する。これらの抵抗値変化を電圧信号に変換して歪みが検出される。ここでは、歪みの検出は4つの抵抗のブリッジから構成されるホイートストンブリッジ回路を用いて検出されるため、2つ(n=2)の歪ゲージ15の4つの抵抗素子部を用いて歪みの検出が行われる。ホイートストンブリッジ回路を用いて歪みを検出する場合には4m個(mは自然数)の抵抗素子部、すなわち2m個の歪ゲージ15が必要になるが、ホイートストンブリッジ回路を用いないで検出する場合には特に抵抗素子部の数は限定されない。
歪ゲージ15の枚数は、受感部比が一定値以上となるように設けられる。受感部比とは、(起歪部13−2の外周方向に沿った、複数の歪ゲージ15のゲージ幅Wの合計値WT)/(起歪部13−2の外周の長さL)で求められる。
歪ゲージ15のゲージ幅Wは、図2に示すように、抵抗素子部16Aの導電体(金属箔)16A−3の幅W1と、抵抗素子部16Bの導電体(金属箔)16B−3の幅W2との和(W=W1+W2)である。そして、2つの歪ゲージ15のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=2Wとなる。ここで、抵抗素子部16A、16Bの導電体16A−3、16B−3の幅W1、W2はそれぞれ、起歪部13−2の外周方向に沿った長さである。
歪ゲージの形状は図2に示す構成に特に限定されない。例えば各歪ゲージは絶縁シート上に1つの抵抗素子部を形成して構成されてもよく、この場合、歪ゲージ15のゲージ幅Wは1つの抵抗素子部の幅となる。また、歪ゲージは3つ以上の抵抗素子部で構成されてもよく、この場合、歪ゲージのゲージ幅Wは3つ以上の抵抗素子部の各幅の合計値となる。なお、2枚の絶縁シートにそれぞれ抵抗素子部を1つ形成して2つの歪ゲージを用意し、抵抗素子部が隣接するように2枚の絶縁シートを並べて配置すれば、2つの歪ゲージで図2に示す歪ゲージ15と同様に構成することができる。
歪ゲージの形状は図2に示す構成に特に限定されない。例えば各歪ゲージは絶縁シート上に1つの抵抗素子部を形成して構成されてもよく、この場合、歪ゲージ15のゲージ幅Wは1つの抵抗素子部の幅となる。また、歪ゲージは3つ以上の抵抗素子部で構成されてもよく、この場合、歪ゲージのゲージ幅Wは3つ以上の抵抗素子部の各幅の合計値となる。なお、2枚の絶縁シートにそれぞれ抵抗素子部を1つ形成して2つの歪ゲージを用意し、抵抗素子部が隣接するように2枚の絶縁シートを並べて配置すれば、2つの歪ゲージで図2に示す歪ゲージ15と同様に構成することができる。
図3の(A)〜(C)は歪ゲージが貼りつけられた起歪部の構成例を示す断面図である。なお、ゲージ幅WA1、WA2、WB1、WB2、WC1〜WC4は図2のゲージ幅Wに対応する。
図3の(A)〜(C)では、受感部比が一定となるように、起歪部の外周の長さと、歪ゲージのゲージ幅の合計値とを設定している。図3の(A)〜(C)に示す歪ゲージ15A−1、15A−2、15B−1、15B−2、15C−1〜15C−4は図2の歪ゲージ15と同様な構成であり、それぞれ2つの抵抗素子部を有している。
また、図3の(A)〜(C)に示すゲージ幅WA1、WA2、WB1、WB2、WC1〜WC4はそれぞれ、2つの抵抗素子部のゲージ幅の合計値である。例えば、ゲージ幅WA1は図2に示すゲージ幅W(W=W1+W2)に対応している。なお、図3の(A)〜(C)に示す歪ゲージ15A−1、15A−2、15B−1、15B−2、15C−1〜15C−4はここでは図2の歪ゲージ15と同様な構成としているが、特にこの構成に限定されない。
図3の(A)は、円柱状の起歪部13−2Aに対して、歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2が互いに対向するように起歪部13−2Aの外周面に貼り付けられた例を示す断面図である。歪ゲージ15A−1は2つの抵抗素子部15A−1A、15A−1Bを備え、歪ゲージ15A−2は2つの抵抗素子部15A−2A、15A−2Bを備えている。
歪ゲージ15A−1のゲージ幅はWA1、歪ゲージ15A−2のゲージ幅はWA2で示される。歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WA1+WA2である。
また、図3の(A)〜(C)に示すゲージ幅WA1、WA2、WB1、WB2、WC1〜WC4はそれぞれ、2つの抵抗素子部のゲージ幅の合計値である。例えば、ゲージ幅WA1は図2に示すゲージ幅W(W=W1+W2)に対応している。なお、図3の(A)〜(C)に示す歪ゲージ15A−1、15A−2、15B−1、15B−2、15C−1〜15C−4はここでは図2の歪ゲージ15と同様な構成としているが、特にこの構成に限定されない。
図3の(A)は、円柱状の起歪部13−2Aに対して、歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2が互いに対向するように起歪部13−2Aの外周面に貼り付けられた例を示す断面図である。歪ゲージ15A−1は2つの抵抗素子部15A−1A、15A−1Bを備え、歪ゲージ15A−2は2つの抵抗素子部15A−2A、15A−2Bを備えている。
歪ゲージ15A−1のゲージ幅はWA1、歪ゲージ15A−2のゲージ幅はWA2で示される。歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WA1+WA2である。
図3の(B)は、円柱状の起歪部13−2Bに対して、歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2が互いに対向するように起歪部13−2Bの外周面に貼り付けられた例を示す断面図である。歪ゲージ15B−1は2つの抵抗素子部15B−1A、15B−1Bを備え、歪ゲージ15B−2は2つの抵抗素子部15B−2A、15B−2Bを備えている。
歪ゲージ15B−1のゲージ幅はWB1、歪ゲージ15B−2のゲージ幅はWB2で示される。歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WB1+WB2である。起歪部13−2Bの直径は起歪部13−2Aの直径よりも大きく、歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2は、図3の(A)の歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2よりも大きなゲージ幅に設定されている。
歪ゲージ15B−1のゲージ幅はWB1、歪ゲージ15B−2のゲージ幅はWB2で示される。歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WB1+WB2である。起歪部13−2Bの直径は起歪部13−2Aの直径よりも大きく、歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2は、図3の(A)の歪ゲージ15A−1と歪ゲージ15A−2よりも大きなゲージ幅に設定されている。
図3の(C)は、円柱状の起歪部13−2Cに対して、歪ゲージ15C−1と歪ゲージ15C−2が互いに対向するように、且つ歪ゲージ15C-3が起歪部13−2Cの中心軸について歪ゲージ15C−1に対して90度ずれた位置に配置され、歪ゲージ15C−3と歪ゲージ15C−4が互いに対向するように、起歪部13−2Cの外周面に貼り付けられた例を示す断面図である。
歪ゲージ15C−1は2つの抵抗素子部15C−1A、15C−1Bを備え、歪ゲージ15C−2は2つの抵抗素子部15C−2A、15C−2Bを備え、歪ゲージ15C−3は2つの抵抗素子部15C−3A、15B−3Bを備え、歪ゲージ15C−4は2つの抵抗素子部15C−4A、15C−4Bを備えている。
歪ゲージ15C−1のゲージ幅はWC1、歪ゲージ15C−2のゲージ幅はWC2、歪ゲージ15C−3のゲージ幅はWC3、歪ゲージ15C−4のゲージ幅はWC4で示される。歪ゲージ15C−1〜歪ゲージ15C−4のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WC1+WC2+WC3+WC4である。起歪部13−2Cの直径は起歪部13−2Bの直径よりも大きく、歪ゲージ15C−1〜歪ゲージ15C−4は、図3の(B)の歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2よりも大きなゲージ幅に設定されている。
歪ゲージ15C−1は2つの抵抗素子部15C−1A、15C−1Bを備え、歪ゲージ15C−2は2つの抵抗素子部15C−2A、15C−2Bを備え、歪ゲージ15C−3は2つの抵抗素子部15C−3A、15B−3Bを備え、歪ゲージ15C−4は2つの抵抗素子部15C−4A、15C−4Bを備えている。
歪ゲージ15C−1のゲージ幅はWC1、歪ゲージ15C−2のゲージ幅はWC2、歪ゲージ15C−3のゲージ幅はWC3、歪ゲージ15C−4のゲージ幅はWC4で示される。歪ゲージ15C−1〜歪ゲージ15C−4のゲージ幅Wの合計値WTは、WT=WC1+WC2+WC3+WC4である。起歪部13−2Cの直径は起歪部13−2Bの直径よりも大きく、歪ゲージ15C−1〜歪ゲージ15C−4は、図3の(B)の歪ゲージ15B−1と歪ゲージ15B−2よりも大きなゲージ幅に設定されている。
図4の(A)は、図3の(A)に示した2つの歪ゲージ15A−1、15A−2が貼りつけられた起歪部13−2Aの歪みを検出するホイートストンブリッジ回路を示す図である。図3の(B)に示した2つの歪ゲージ15B−1、15B−2が貼りつけられた起歪部13−2Bの歪みを検出するホイートストンブリッジ回路は図4の(A)に示したホイートストンブリッジ回路と同様な構成である。
図4の(B)は、図3の(C)に示した4つの歪ゲージ15C−1、15C−2、15C−3及び15C−4が貼りつけられた起歪部13−2Cの歪みを検出するホイートストンブリッジ回路を示す図である。
図4の(B)に示すホイートストンブリッジ回路は、ホイートストンブリッジ回路の一辺に2つの抵抗素子部が直列接続されて構成される。すなわち、抵抗素子部15C−3Bと抵抗素子部15C−1B、抵抗素子部15C−1Aと抵抗素子部15C−3A、抵抗素子部15C−2Aと抵抗素子部15C−4A、及び抵抗素子部15C−4Bと抵抗素子部15C−2Bがそれぞれ直列接続される。図4の(B)に示すホイートストンブリッジ回路は、一辺に2つの抵抗素子部が直列接続されているために、一辺に1つの抵抗素子部が配置される図4の(A)に示すホイートストンブリッジ回路と比べ、出力が2倍になる。
図4の(B)に示すホイートストンブリッジ回路は、ホイートストンブリッジ回路の一辺に2つの抵抗素子部が直列接続されて構成される。すなわち、抵抗素子部15C−3Bと抵抗素子部15C−1B、抵抗素子部15C−1Aと抵抗素子部15C−3A、抵抗素子部15C−2Aと抵抗素子部15C−4A、及び抵抗素子部15C−4Bと抵抗素子部15C−2Bがそれぞれ直列接続される。図4の(B)に示すホイートストンブリッジ回路は、一辺に2つの抵抗素子部が直列接続されているために、一辺に1つの抵抗素子部が配置される図4の(A)に示すホイートストンブリッジ回路と比べ、出力が2倍になる。
図5は、受感部比とリニアリティとの関係を示す特性図である。定格トルクがそれぞれ10N・m、20N・m、500N・m用の起歪部を有するトーションバーを用意し、各起歪部に図2に示した形状の歪ゲージを貼り付けた。受感部比は歪ゲージの枚数及び起歪部の直径を変えることで変わる。
図5において、「◆」は、定格トルクがそれぞれ10N・m、20N・m、500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が2枚の場合の特性を示し、「■」は500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が4枚の場合の特性を示し、「▲」は500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が8枚の場合の特性を示している。
図5において、「◆」は、定格トルクがそれぞれ10N・m、20N・m、500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が2枚の場合の特性を示し、「■」は500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が4枚の場合の特性を示し、「▲」は500N・m用のトーションバーで、歪ゲージの枚数が8枚の場合の特性を示している。
定格トルクとはトルク計の計測最大トルクをいう。定格トルクの値が大きくなるに従い、起歪部の直径の大きなトーションバーが用いられる。リニアリティとは、トルクをトーションバーにかけたときの、検出されたねじれ量を直線近似した場合の線形近似からのずれ量をいう。例えば、定格トルクが10N・m用のトーションバーとすると、2N・m、4N・m、6N・m、8N・m、10N・mのトルクをかけてトーションバー13がねじられた場合に、ねじれ量(歪ゲージの出力)を線形近似した場合の線形近似からのずれ量をリニアリティとする。したがって、ずれ量が小さいほど高精度の測定が可能となる。
本発明者らは、受感部比を一定値以上とすると、リニアリティを一定値以下に向上させることができることを見出した。図2に示した歪ゲージを2枚用いると、図5で、500N・m、20N・m、10N・m用のトーションバーでは、図中「◆」で示すように、受感部比が大きくなるに従って、リニアリティが向上していく。リニアリティは0.020%/Fs以下であることが望ましく、歪ゲージの枚数を2枚とした場合に、受感部比が13%以上であれば、図5からリニアリティは0.020%/Fs以下となることが期待される。
500N・m用のトーションバーにおいて、図2に示した歪ゲージの枚数を4枚とした場合に、図5の「■」に示すように、受感部比がほぼ10%で、リニアリティは0.020%/Fs以下となる。さらに、歪ゲージの枚数を8枚とした場合に、500N・m用のトーションバーでは、図5の「▲」に示すように、受感部比がほぼ20%となり、リニアリティは0.020%/Fs以下となる。
図5の特性図から、500N・m用のトーションバーにおいて、図2に示した歪ゲージの枚数を4枚としたときに、受感部比が13%以上とせず、受感部比が約10%でもリニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。しかし、図5の歪ゲージが2枚のときのデータから、受感部比が大きくなるとリニアリティが収束していくことが分かり、歪ゲージの枚数を4枚とし、受感部比を13%以上とすれば、安定して、リニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。歪ゲージの枚数を8枚とした場合は、受感部比が更に大きくなるので、さらに安定して、リニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。
図5の特性図から、500N・m用のトーションバーにおいて、図2に示した歪ゲージの枚数を4枚としたときに、受感部比が13%以上とせず、受感部比が約10%でもリニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。しかし、図5の歪ゲージが2枚のときのデータから、受感部比が大きくなるとリニアリティが収束していくことが分かり、歪ゲージの枚数を4枚とし、受感部比を13%以上とすれば、安定して、リニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。歪ゲージの枚数を8枚とした場合は、受感部比が更に大きくなるので、さらに安定して、リニアリティは0.020%/Fs以下とすることができる。
以上の説明から明らかなように、受感部比が13%以上とすることでリニアリティは0.020%/Fs以下とすることができ、高精度なリニアリティを有するトルク検出器を得ることができる。
また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
例えば、起歪部の形状は円柱状としたが、歪ゲージを2枚貼りつける場合には、図6の断面図に示すように、2つの切断側面が対向するように切断された円柱形状であってもよい。この場合、起歪部13−2Dの外周の長さは、図6に示す、2つの円弧と2つの直線(切断線)との合計となる。
また、図7(A)の断面図及び図7(B)の側面図に示すように、穴が設けられた円柱形状であってもよい。この場合、起歪部13−2Eの外周の長さは、図7(A)に示す、2つの円弧の合計となる。
また、図5に示す特性図では、受感部比の大きさは歪ゲージの枚数によって変えたが、歪ゲージのゲージ幅を変えることで受感部比の大きさを変えてもよい。
また、図7(A)の断面図及び図7(B)の側面図に示すように、穴が設けられた円柱形状であってもよい。この場合、起歪部13−2Eの外周の長さは、図7(A)に示す、2つの円弧の合計となる。
また、図5に示す特性図では、受感部比の大きさは歪ゲージの枚数によって変えたが、歪ゲージのゲージ幅を変えることで受感部比の大きさを変えてもよい。
1 モータ評価システム
10 トルク検出器
11 トルク検出器本体
12 軸受
13 トーションバー
15 歪ゲージ
20 駆動モータ
30 負荷モータ
40、50 カップリング
10 トルク検出器
11 トルク検出器本体
12 軸受
13 トーションバー
15 歪ゲージ
20 駆動モータ
30 負荷モータ
40、50 カップリング
Claims (4)
- 回転自在で、歪みを生じる起歪部を有するトーションバーと、
前記起歪部に貼りつけられるn個(nは2以上の自然数)の歪ゲージと、を備え、前記起歪部の外周の長さをL、前記起歪部の外周方向に沿った、前記n個の歪ゲージの幅の合計をWTとしたとき、WT/Lで求められる受感部比が13%以上である、トルク検出器。 - 前記歪ゲージの数は2個である請求項1に記載のトルク検出器。
- 前記歪ゲージの数は4個以上である請求項1に記載のトルク検出器。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のトルク検出器と、該トルク検出器に含まれるトーションバーの一端と連結される駆動モータと、前記トーションバーの他端と連結される負荷モータとを備えた、モータ評価システム。
Priority Applications (1)
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JP2018206313A JP2020071161A (ja) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | トルク検出器及びモータ評価システム |
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ID=70547693
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2018
- 2018-11-01 JP JP2018206313A patent/JP2020071161A/ja active Pending
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