JPH0321840A - トルク測定装置 - Google Patents
トルク測定装置Info
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- JPH0321840A JPH0321840A JP2120140A JP12014090A JPH0321840A JP H0321840 A JPH0321840 A JP H0321840A JP 2120140 A JP2120140 A JP 2120140A JP 12014090 A JP12014090 A JP 12014090A JP H0321840 A JPH0321840 A JP H0321840A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
- G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
- G01L3/1421—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using optical transducers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
た艷△量贋
本発明は、一般に、トルク測定機器に関するものであり
、特に、トルク負荷に応じて所定の角変位を生ずる1対
の相対的に回転可能な部材を使用したトルク測定装置に
関するものである.免艷立1( 回転軸のような回転部材により伝達されるトルクを測定
するための周知の装置は多種ある.付加されたトルクに
応じて相対的な回転運動を可能とする弾性的連結手段に
よって連結された例えば互いに同軸の2つの駆動軸のよ
うな入力要素と出力要素との間における相対回転運動の
関数として、トルクが測定されることが多い。
、特に、トルク負荷に応じて所定の角変位を生ずる1対
の相対的に回転可能な部材を使用したトルク測定装置に
関するものである.免艷立1( 回転軸のような回転部材により伝達されるトルクを測定
するための周知の装置は多種ある.付加されたトルクに
応じて相対的な回転運動を可能とする弾性的連結手段に
よって連結された例えば互いに同軸の2つの駆動軸のよ
うな入力要素と出力要素との間における相対回転運動の
関数として、トルクが測定されることが多い。
多くのこのような装置は、相対的に回転可能な1対の軸
にそれぞれ取り付けられたl対の同心の円板を用いてお
り、これらの円板は、軸のねじりによる角度的偏向によ
って互いに対して回転する.これらの円板には、スロッ
トや歯形孔等の形態の孔手段が設けられており、回転円
板の一方の側に配置された光源から光がこの孔手段を通
って、回転円板の他方の側に配置された受光器に伝達さ
れる。
にそれぞれ取り付けられたl対の同心の円板を用いてお
り、これらの円板は、軸のねじりによる角度的偏向によ
って互いに対して回転する.これらの円板には、スロッ
トや歯形孔等の形態の孔手段が設けられており、回転円
板の一方の側に配置された光源から光がこの孔手段を通
って、回転円板の他方の側に配置された受光器に伝達さ
れる。
上記特徴を有するトルク測定装置に付随する問題は、複
雑な電子部品がしばしば用いられること、及び高速機構
には適さないことである。例えば、米国特許第2 ,5
86 ,540号では、多数のスロットからのパルス集
計法を採用しているが、このような集計手段は、高速の
システムに適用するのは非常に難しいと考えられる。ま
た、米国特許第4.446746号明細書には、スリッ
トを通過する不連続な光を計数するという方法を相対的
に回転可能な円板に適用するという内容の最近の例が開
示されている.また、上記又は他の従来のトルク測定手
段においては、高速作動時の伝達光の分解能の問題があ
る。
雑な電子部品がしばしば用いられること、及び高速機構
には適さないことである。例えば、米国特許第2 ,5
86 ,540号では、多数のスロットからのパルス集
計法を採用しているが、このような集計手段は、高速の
システムに適用するのは非常に難しいと考えられる。ま
た、米国特許第4.446746号明細書には、スリッ
トを通過する不連続な光を計数するという方法を相対的
に回転可能な円板に適用するという内容の最近の例が開
示されている.また、上記又は他の従来のトルク測定手
段においては、高速作動時の伝達光の分解能の問題があ
る。
本発明は、光度の表示のみに依存する非常に単純なトル
ク測定装置を提供することにより前述した問題を解決す
ることを目的としており、またこのトルク測定装置では
、連続的に可変の信号が本装置の作動範囲全域にわたり
付加トルクに正比例して発生される. 免旦△鷹I 従って本発明の目的は、新規な改良型トルク測定装置を
提供することにある。
ク測定装置を提供することにより前述した問題を解決す
ることを目的としており、またこのトルク測定装置では
、連続的に可変の信号が本装置の作動範囲全域にわたり
付加トルクに正比例して発生される. 免旦△鷹I 従って本発明の目的は、新規な改良型トルク測定装置を
提供することにある。
本発明の典型的な実施例において、本トルク測定装置は
、同軸の第l及び第2の部材(同軸の駆動軸及び被駆動
軸のような回転可能な部材として示している).これら
の同軸の部材を弾性連結手段が相互連結しており、これ
らの部材の一方に加えられたトルク負荷の大きさに比例
した相対的角変位が部材間に生じるようになっている.
また、1対の同軸の円板が前記部材に、一体となるよう
固定されている. 概略的に述べるならば、第1及び第2の同軸の部材、好
ましくは回転可能な円板にはそれぞれ、第1及び第2の
孔手段が設けられている.これらの孔手段は、同軸の部
材の相対的角変位に応じて互いに重なり合う重合関係と
なるよう移動できるように、半径位置に並んだ位置に配
置される。また、光源手段が設けられ、これらの孔手段
が重合関係にある場合、光が両方の同軸部材の孔手段を
通して伝達される。従って、伝えられる光の強度は、孔
手段の重なり合う度合いに実質的に正比例し、作動範囲
全体にわたって連続的に変化する単純な信号が形戒され
る。更に、重なり合った孔手段を通過した光を受信する
ために、光度検出手段ないしビックアップ手段が設けら
れている。以下で述べるが、光源手段及び光度検出手段
は両円板の両側に設けられる. 前述から、このような単純な構成は、光度のみを検出す
るので、回転部材の速度には影響を受けないことが分か
るであろう.言い換えれば、従来技術における集計法、
計数法又は他の信号処理法は完全に排除される。
、同軸の第l及び第2の部材(同軸の駆動軸及び被駆動
軸のような回転可能な部材として示している).これら
の同軸の部材を弾性連結手段が相互連結しており、これ
らの部材の一方に加えられたトルク負荷の大きさに比例
した相対的角変位が部材間に生じるようになっている.
また、1対の同軸の円板が前記部材に、一体となるよう
固定されている. 概略的に述べるならば、第1及び第2の同軸の部材、好
ましくは回転可能な円板にはそれぞれ、第1及び第2の
孔手段が設けられている.これらの孔手段は、同軸の部
材の相対的角変位に応じて互いに重なり合う重合関係と
なるよう移動できるように、半径位置に並んだ位置に配
置される。また、光源手段が設けられ、これらの孔手段
が重合関係にある場合、光が両方の同軸部材の孔手段を
通して伝達される。従って、伝えられる光の強度は、孔
手段の重なり合う度合いに実質的に正比例し、作動範囲
全体にわたって連続的に変化する単純な信号が形戒され
る。更に、重なり合った孔手段を通過した光を受信する
ために、光度検出手段ないしビックアップ手段が設けら
れている。以下で述べるが、光源手段及び光度検出手段
は両円板の両側に設けられる. 前述から、このような単純な構成は、光度のみを検出す
るので、回転部材の速度には影響を受けないことが分か
るであろう.言い換えれば、従来技術における集計法、
計数法又は他の信号処理法は完全に排除される。
本発明の一実施例において、前記孔手段は、トルクが増
加するに連れて信号を拡大させる目的で三角形状、即ち
扇状形状の開口を少なくとも一つ備えている.また、本
発明の他の実施例では、相対的に回転可能な円板のそれ
ぞれにある孔手段は、半径方向に同一の広がりをもち、
光度は孔手段の重合量に応じて単純に増減する。
加するに連れて信号を拡大させる目的で三角形状、即ち
扇状形状の開口を少なくとも一つ備えている.また、本
発明の他の実施例では、相対的に回転可能な円板のそれ
ぞれにある孔手段は、半径方向に同一の広がりをもち、
光度は孔手段の重合量に応じて単純に増減する。
本発明はまた、正逆両方向の弾性継手を提供し、更に一
方の円板の孔手段を他方の円板の1つの開口の両側に角
度をもって配置することによって、連結器を備えること
により、回転可能な部材の相対回転運動のいずれの方向
においてもトルクを測定できる構戒を企画している。
方の円板の孔手段を他方の円板の1つの開口の両側に角
度をもって配置することによって、連結器を備えること
により、回転可能な部材の相対回転運動のいずれの方向
においてもトルクを測定できる構戒を企画している。
本発明の他の特徴は、孔手段を通過する光の強度が確実
にトルク負荷の大きさに正比例するように、弾性継手内
のばね手段の変動ばね定数に応じて形成された孔手段を
提供することである。
にトルク負荷の大きさに正比例するように、弾性継手内
のばね手段の変動ばね定数に応じて形成された孔手段を
提供することである。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面と関連し
た以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
た以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
t 施例の詳細t説
図面について詳細に説明する。まず第1図では、本発明
の概念を具体化したトルク測定装置が総括的に符号10
で示されており、この1・ルク測定装置10は、駆動軸
l2及び被駆動軸14のような同軸の第1及び第2の回
転部材を備えている。駆動歯車1Gが駆動軸12に連結
されているのが図示されているが、これは、この駆動歯
車16が適切な動力源に通じる駆動歯車列の一部である
ことを示すためである。
の概念を具体化したトルク測定装置が総括的に符号10
で示されており、この1・ルク測定装置10は、駆動軸
l2及び被駆動軸14のような同軸の第1及び第2の回
転部材を備えている。駆動歯車1Gが駆動軸12に連結
されているのが図示されているが、これは、この駆動歯
車16が適切な動力源に通じる駆動歯車列の一部である
ことを示すためである。
1対の円板18、20が駆動軸l2及び被駆動軸14に
それぞれ固定されており、それらが一体的に回転すると
共に、これらの円板l8、20は、駆動軸12と被駆動
軸14の角変位に一致する角変位を生じるようになって
いる。勿論、これらの円板18、20は軸12、14と
一体的に形成でき、本機構において同軸に回転可能な部
材と見なされることは理解されよう. 実際に、本発明の図示実施例では、駆動円板18及び被
駆動円板20はそれぞれ、対をなすハブ22及びハブ2
4の一部となっており、これらのハブ22、24はそれ
ぞれ駆動軸12及び被駆動軸14にスプライン結合され
ている。
それぞれ固定されており、それらが一体的に回転すると
共に、これらの円板l8、20は、駆動軸12と被駆動
軸14の角変位に一致する角変位を生じるようになって
いる。勿論、これらの円板18、20は軸12、14と
一体的に形成でき、本機構において同軸に回転可能な部
材と見なされることは理解されよう. 実際に、本発明の図示実施例では、駆動円板18及び被
駆動円板20はそれぞれ、対をなすハブ22及びハブ2
4の一部となっており、これらのハブ22、24はそれ
ぞれ駆動軸12及び被駆動軸14にスプライン結合され
ている。
第1図と関連して第4図及び第5図を参照すると、ハブ
22及び24は総括的に符号25で示された弾性連結手
段の一部分を形成し、この弾性連結手段25は、駆紗軸
12及び被駆動軸14を相互連結し、ひいては駆動円板
18及び被駆動円板20を相互連結している。よって、
これらは連動して回転するが、その一方では、相対的に
回転可能な部材(軸12、14)の一方に加えられたト
ルク負荷の大きさに比例して、両円板18、20間に相
対的な角変位を生じさせる。より詳細には、第5図に明
示されるように、ハブ22は、外方に開いた若しくは半
径方向に突出した歯26を有し、これらの歯26は互い
に角度的に間隔があけられている。ハブ24は、半径方
向内方に突出した複数の歯28を有しており、これらの
歯26はハブ22の隣合う歯26の間に配置されると共
に、これらの歯26から角度的に間隔が置かれている.
各歯26と、これに隣接する歯28の互いに向き合った
側面間には、それぞれコイルばね3oが挟まれている。
22及び24は総括的に符号25で示された弾性連結手
段の一部分を形成し、この弾性連結手段25は、駆紗軸
12及び被駆動軸14を相互連結し、ひいては駆動円板
18及び被駆動円板20を相互連結している。よって、
これらは連動して回転するが、その一方では、相対的に
回転可能な部材(軸12、14)の一方に加えられたト
ルク負荷の大きさに比例して、両円板18、20間に相
対的な角変位を生じさせる。より詳細には、第5図に明
示されるように、ハブ22は、外方に開いた若しくは半
径方向に突出した歯26を有し、これらの歯26は互い
に角度的に間隔があけられている。ハブ24は、半径方
向内方に突出した複数の歯28を有しており、これらの
歯26はハブ22の隣合う歯26の間に配置されると共
に、これらの歯26から角度的に間隔が置かれている.
各歯26と、これに隣接する歯28の互いに向き合った
側面間には、それぞれコイルばね3oが挟まれている。
従って、当該トルク測定装置の相対的に回転可能な部材
間が弾性的に連結されるだけでなく、軸12と軸l4と
の相対的な角回転、及び円板18と円板20との相対的
な角変位が正逆いずれの方向でも生じ得る。
間が弾性的に連結されるだけでなく、軸12と軸l4と
の相対的な角回転、及び円板18と円板20との相対的
な角変位が正逆いずれの方向でも生じ得る。
駆動円板18には、矩形形状のスロットの形態の第1の
孔千段32が、その長手方向を半径方向に向けて設けら
れている。また、被駆動円板20には、1対の三角形状
の開口の形態をとる第2の孔手段34a、34bが設け
られており、これらの頂点36は互いに向き合っている
。
孔千段32が、その長手方向を半径方向に向けて設けら
れている。また、被駆動円板20には、1対の三角形状
の開口の形態をとる第2の孔手段34a、34bが設け
られており、これらの頂点36は互いに向き合っている
。
特に第2図を参照すると、少なくとも駆動円板18のス
ロット32の幅の間隔をあけて、被駆動円板20の開口
34a、34b(即ち頂点36)が配置されていること
がわかるであろう。これらの孔手段32、34a、34
bのこの相対的な配置は、第5図に示された弾性連結手
段の状態によって示されるような本測定装置の中立状態
に相当する。換言すれば、軸12、14がそれぞれの円
板18、20と共に、ばね30によって予め定められた
所定のトルクで一体的に回転している場合には、円板1
8のスロット32は、開口34a、34b間の円板20
の穴無し部分で軸方向に遮られる。
ロット32の幅の間隔をあけて、被駆動円板20の開口
34a、34b(即ち頂点36)が配置されていること
がわかるであろう。これらの孔手段32、34a、34
bのこの相対的な配置は、第5図に示された弾性連結手
段の状態によって示されるような本測定装置の中立状態
に相当する。換言すれば、軸12、14がそれぞれの円
板18、20と共に、ばね30によって予め定められた
所定のトルクで一体的に回転している場合には、円板1
8のスロット32は、開口34a、34b間の円板20
の穴無し部分で軸方向に遮られる。
この状態が、ばね30の所定の力により定められる本装
置のトルク無負荷状態を表す。
置のトルク無負荷状態を表す。
第4図を参照すると、総括的に符号40で示される光源
が円板18、20の一方の側に設けられている。
が円板18、20の一方の側に設けられている。
光源40は等方性のものが好ましい。また、総括的に符
号42で示される光度検出手段が、円板l8、20の他
方の側に設けられている。この光度検出手段42は、総
括的に符号44で示された適当なサンプル及びホールド
回路に電気的に連結されている。光源、即ち光伝達手段
40と、光度検出手段、即ち受光手段42とは、本発明
の概念に従って光度を検出することだけを目的に設計さ
れていることがわかるであろう。既述のとおり、このよ
うな構成は高速度回転の影響を受けない。
号42で示される光度検出手段が、円板l8、20の他
方の側に設けられている。この光度検出手段42は、総
括的に符号44で示された適当なサンプル及びホールド
回路に電気的に連結されている。光源、即ち光伝達手段
40と、光度検出手段、即ち受光手段42とは、本発明
の概念に従って光度を検出することだけを目的に設計さ
れていることがわかるであろう。既述のとおり、このよ
うな構成は高速度回転の影響を受けない。
更に、この光伝達/受光手段は、軸l2、14及び円板
18、20が回転している間、即ち、スロット32と開
口34a、34bのいずれか一方との間に重なり合う関
係がある場合に、実際にパルスをビックアップしている
.パルスがビックアップされているので、当該原理を高
速の用途に適用するには、ピーク光がピックアップされ
る前に遮断されないように、光度検出千段42は立ち上
がり時間が短い光学装置でなければならない。この目的
から、光度検出手段42は、光電池に比べて多くのトル
ク測定手段に広く使用されているフォトトランジスタか
ら戒っている。光電池は低速度には使用可能と考えられ
るが、フォトトランジスタは、3000Orpm以上の
オーダーでも適用可能である, 次に作動について説明するが、第2図を第3図と比較し
て参照されたい。上述したように、第2図は中立状態を
図示したものであり、この場合、円板18のスロット3
2が開口34a、34b間の円板20の穴無し部分によ
って遮断されるため、光源40からの光は光度検出千段
42に伝えられない。軸12、14の両者間において、
いずれかの方向にトルク負荷が加えられた場合、第5図
に示される弾性連結手段によって与えられるものとして
軸12、14が相対回転運動する。これによって、円板
18、20間にトルク負荷の方向に応じた相対的な角変
位が生ずる.例えば、第3図は、円板18が円板20に
対して矢印A方向に角度的に変位されていることを示し
ている。言い換えれば、駆動軸12が通常はB方向(第
1図)に駆動されると仮定すると、運転開始時にこの状
態が起こる。一方、この駆動軸12が反対方向に駆動さ
れたとすると、被駆動軸14からの逆駆動が当該機構内
にあった場合に、この状態が起こると考えられる。
18、20が回転している間、即ち、スロット32と開
口34a、34bのいずれか一方との間に重なり合う関
係がある場合に、実際にパルスをビックアップしている
.パルスがビックアップされているので、当該原理を高
速の用途に適用するには、ピーク光がピックアップされ
る前に遮断されないように、光度検出千段42は立ち上
がり時間が短い光学装置でなければならない。この目的
から、光度検出手段42は、光電池に比べて多くのトル
ク測定手段に広く使用されているフォトトランジスタか
ら戒っている。光電池は低速度には使用可能と考えられ
るが、フォトトランジスタは、3000Orpm以上の
オーダーでも適用可能である, 次に作動について説明するが、第2図を第3図と比較し
て参照されたい。上述したように、第2図は中立状態を
図示したものであり、この場合、円板18のスロット3
2が開口34a、34b間の円板20の穴無し部分によ
って遮断されるため、光源40からの光は光度検出千段
42に伝えられない。軸12、14の両者間において、
いずれかの方向にトルク負荷が加えられた場合、第5図
に示される弾性連結手段によって与えられるものとして
軸12、14が相対回転運動する。これによって、円板
18、20間にトルク負荷の方向に応じた相対的な角変
位が生ずる.例えば、第3図は、円板18が円板20に
対して矢印A方向に角度的に変位されていることを示し
ている。言い換えれば、駆動軸12が通常はB方向(第
1図)に駆動されると仮定すると、運転開始時にこの状
態が起こる。一方、この駆動軸12が反対方向に駆動さ
れたとすると、被駆動軸14からの逆駆動が当該機構内
にあった場合に、この状態が起こると考えられる。
第3図では、円板18の矩形のスロット32が円板20
の三角形の開口34に重なり合った状態になっているこ
とが示されている.この状態において、トルク負荷状態
が持続する限り、光が光源40から伝達され、軸及び円
板の回転毎に光度測定手段42によってビックアップさ
れる。中立位置にあるスロット32の両側に2つの開口
34a、34bを用いることによって、正逆両方向のト
ルク負荷が検出できる。
の三角形の開口34に重なり合った状態になっているこ
とが示されている.この状態において、トルク負荷状態
が持続する限り、光が光源40から伝達され、軸及び円
板の回転毎に光度測定手段42によってビックアップさ
れる。中立位置にあるスロット32の両側に2つの開口
34a、34bを用いることによって、正逆両方向のト
ルク負荷が検出できる。
言い換えれば、駆動軸l2が矢印B方向(第1図〉に駆
動された場合、このような状態が軸14上の逆駆動のト
ルク負荷に応じて存在することがあり、かかる場合、ス
ロット32は、第3図の開口34aに重なり合う状態と
同様に、開口34bに重なり合う。
動された場合、このような状態が軸14上の逆駆動のト
ルク負荷に応じて存在することがあり、かかる場合、ス
ロット32は、第3図の開口34aに重なり合う状態と
同様に、開口34bに重なり合う。
幅が一定の矩形形状にスロット32を形成し、かつまた
、上述のような三角形状に開口34a、34bを形或す
ることにより、より大きなトルクが円板l8、20のよ
り大きな相対的角変位を与え、そして、重なり合った孔
手段を貫通する光伝達部分を増加させる。ゆえに、伝達
された光の強度はトルク負荷に比例することとなる。
、上述のような三角形状に開口34a、34bを形或す
ることにより、より大きなトルクが円板l8、20のよ
り大きな相対的角変位を与え、そして、重なり合った孔
手段を貫通する光伝達部分を増加させる。ゆえに、伝達
された光の強度はトルク負荷に比例することとなる。
第6図は本発明の別の実施例を示しており、図示される
ように、中立状態時に被駆動円板20′によって遮断さ
れる円弧形スロット32′が駆動円板18′に設けられ
ている。第2図及び第3図の実施例に関連して既に述べ
た三角形のスロット34a、34bと同様に、1対の同
心の円弧形スロット34a ’ 、34b ′が円板2
0に設けられている。また、中立状態のときには、円板
18′のスロット32′が、円板20′のスロット34
a′、34b′間の部分で遮断されることがわかるであ
ろう.これらの円板の相対的な角変位がトルク負荷に応
じたそれぞれの軸の相対回転運動によって生じた場合、
スロット32′は、相対的角変位の方向に応じてスロッ
ト34a′、34b′のいずれかと重なり合う。従って
、重なり合う度合が大きいほど、円板を貫通する光伝達
領域は大きくなり、その結果として、伝達された光度と
付加されたトルク負荷量との間に比例関係を生じる。
ように、中立状態時に被駆動円板20′によって遮断さ
れる円弧形スロット32′が駆動円板18′に設けられ
ている。第2図及び第3図の実施例に関連して既に述べ
た三角形のスロット34a、34bと同様に、1対の同
心の円弧形スロット34a ’ 、34b ′が円板2
0に設けられている。また、中立状態のときには、円板
18′のスロット32′が、円板20′のスロット34
a′、34b′間の部分で遮断されることがわかるであ
ろう.これらの円板の相対的な角変位がトルク負荷に応
じたそれぞれの軸の相対回転運動によって生じた場合、
スロット32′は、相対的角変位の方向に応じてスロッ
ト34a′、34b′のいずれかと重なり合う。従って
、重なり合う度合が大きいほど、円板を貫通する光伝達
領域は大きくなり、その結果として、伝達された光度と
付加されたトルク負荷量との間に比例関係を生じる。
第7図は本発明の特徴を示しており、被駆動円板20に
孔手段34a、34bと同様な孔手段が弾性連結千段2
5のコイルスプリングのばね定数に従って形成されてい
るところを示している。詳細に述べれば、開口34a、
34b及び開口34a 、34b’には、付加されたト
ルク負荷に光度が比例するように光を通過させる効果が
あるが、様々に変わる可能性のあるばねの反抗力の変化
に対し、非常に細かな考慮がなされ得る。言い換えると
、第5図には、ばね30が実質的に100$伸長した状
態で示されているが、弾力連結手段にトルク負荷が適用
された際、ばね30は圧縮され、ばね30の隣合う巻回
部分が接するまで色々な態様で圧縮されると考えられる
.この圧縮過程中、コイルばね30は直線的曲線に沿っ
て反抗力を及ぼさない。この反椀力は実際には、ばね3
0が10oz伸びた状態と、ばね30の隣合う巻同部分
が接する状態との間で変化する。
孔手段34a、34bと同様な孔手段が弾性連結千段2
5のコイルスプリングのばね定数に従って形成されてい
るところを示している。詳細に述べれば、開口34a、
34b及び開口34a 、34b’には、付加されたト
ルク負荷に光度が比例するように光を通過させる効果が
あるが、様々に変わる可能性のあるばねの反抗力の変化
に対し、非常に細かな考慮がなされ得る。言い換えると
、第5図には、ばね30が実質的に100$伸長した状
態で示されているが、弾力連結手段にトルク負荷が適用
された際、ばね30は圧縮され、ばね30の隣合う巻回
部分が接するまで色々な態様で圧縮されると考えられる
.この圧縮過程中、コイルばね30は直線的曲線に沿っ
て反抗力を及ぼさない。この反椀力は実際には、ばね3
0が10oz伸びた状態と、ばね30の隣合う巻同部分
が接する状態との間で変化する。
よって、第7図は、コイルばね30の反撓力、即ちばね
の復元力に一致するように一辺52が形戒された開口5
0a、50bを示している。勿論、開口50a、50b
の一辺52の特定の形状は、弾性連結手段に使用されて
いるばねがどのような種類であっても、その所定の復元
力曲線に基づき、図示の形状はコイルばねの復元力曲線
になっている。
の復元力に一致するように一辺52が形戒された開口5
0a、50bを示している。勿論、開口50a、50b
の一辺52の特定の形状は、弾性連結手段に使用されて
いるばねがどのような種類であっても、その所定の復元
力曲線に基づき、図示の形状はコイルばねの復元力曲線
になっている。
第7図に例示されるように、ばね手段の変量と開口の形
状とに相関関係をもたせることで、このばね変量が補正
開口形状によって無視できるようになるため、通過した
光の強度と付加された1〜ルク負荷との関係が可能な限
り正比例に近付く。
状とに相関関係をもたせることで、このばね変量が補正
開口形状によって無視できるようになるため、通過した
光の強度と付加された1〜ルク負荷との関係が可能な限
り正比例に近付く。
本発明は、その精神と中核的特徴から逸脱することなく
、他の独特な形態で具体化されることが可能であると理
解されるべきである。従って、前記実施例は全ての面に
おいて例示として考え、制限的なものとして考慮される
べきでなく、本発明は、この明Mi書に述べられた詳細
部分に限定されるものではない。
、他の独特な形態で具体化されることが可能であると理
解されるべきである。従って、前記実施例は全ての面に
おいて例示として考え、制限的なものとして考慮される
べきでなく、本発明は、この明Mi書に述べられた詳細
部分に限定されるものではない。
第■図は、本発明の概念を具体化したトルク測定装置の
一実施例の分解斜視図、第2図は、第1図の左測の円板
を見て示した本トルク測定装置の拡大正面図であり、中
立状態、即ち光の伝達が無い状態における孔手段を示す
図、第3図は、第2図の上部の部分正面図で、光伝達状
態の円板を示す図、第4図は、本トルク測定装置の円板
及び弾性連結手段の部分垂直断面図、第5図は、第4図
の5−5線に沿っての弾性連結手段の拡大断面図、第6
図は、光伝達用の孔手段の他の実施例を示す第3図と同
様な図、第7図は、弾性連結手段のばね定数に応じて形
戒された孔手段を示す第3図と同様な図である。図中、 10・・・トルク測定装置 l2・・・第lの回転部材(駆動軸) 14・・・第2の回転部材(被駆動軸)18.20・・
・円板 25・・・弾性連結手段30・・・コイ
ルスプリング 32・・・第1の孔手段(矩形スロット〉34a,34
b・・・第2の孔手段(三角形開口)36・・・項点
40・・・光源42・・・光度検出手段
一実施例の分解斜視図、第2図は、第1図の左測の円板
を見て示した本トルク測定装置の拡大正面図であり、中
立状態、即ち光の伝達が無い状態における孔手段を示す
図、第3図は、第2図の上部の部分正面図で、光伝達状
態の円板を示す図、第4図は、本トルク測定装置の円板
及び弾性連結手段の部分垂直断面図、第5図は、第4図
の5−5線に沿っての弾性連結手段の拡大断面図、第6
図は、光伝達用の孔手段の他の実施例を示す第3図と同
様な図、第7図は、弾性連結手段のばね定数に応じて形
戒された孔手段を示す第3図と同様な図である。図中、 10・・・トルク測定装置 l2・・・第lの回転部材(駆動軸) 14・・・第2の回転部材(被駆動軸)18.20・・
・円板 25・・・弾性連結手段30・・・コイ
ルスプリング 32・・・第1の孔手段(矩形スロット〉34a,34
b・・・第2の孔手段(三角形開口)36・・・項点
40・・・光源42・・・光度検出手段
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、互いに同軸の第1及び第2の部材と、 前記第1及び第2の部材の一方に及ぼされたトルク負荷
の大きさに比例してこれらの第1及び第2の部材間に相
対的角変位を生じさせるように、前記第1及び第2の部
材を相互連結する弾性連結手段と、 前記第1及び第2の部材における前記相対的角変位に応
じて互いに重なり合う重合関係となるよう移動できるよ
うに、前記第1及び第2の部材にそれぞれ設けられてい
ている互いに同心の第1及び第2の孔手段であって、前
記第1の孔手段が、長手方向を半径方向に向けた一定の
幅の細長いスロットの形態となっており、かつ、前記第
2の孔手段がほぼ三角形の開口の形態であり、その一の
頂点が前記スロットに向けられている前記第1及び第2
の孔手段と、 前記重合関係にある場合に、前記第1及び第2の部材の
両方の前記第1及び第2の孔手段を通して光を伝達させ
る光源手段であって、この伝達された光が前記第1及び
第2の孔手段の重なり合う度合に正比例するようになつ
ている前記光源手段と、 互いに重なり合つた前記第1及び第2の孔手段を通して
伝達される光を受けるための光度検出手段と、 を備えているトルク測定装置。 2、前記三角形の開口を1対備え、これらの開口が前記
スロットの相対する各半径方向側に1つずつ配置され、
これらの開口の頂点が前記スロットに向けられており、
これにより当該トルク測定装置が正逆両方向に機能する
請求項1記載のトルク測定装置。 3、前記第1及び第2の孔手段の少なくとも一方が、前
記弾性連結手段の復元力曲線に従つて不定形状とされて
いる請求項1記載のトルク測定装置。 4、前記三角形の開口の一辺が前記弾性連結手段の復元
力曲線を表す線に従っている請求項3記載のトルク測定
装置。 5、前記光度検出手段がフォトトランジスタ手段から成
る請求項1記載のトルク測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US350,644 | 1989-05-11 | ||
US07/350,644 US5014560A (en) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | Torque measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0321840A true JPH0321840A (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=23377595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2120140A Pending JPH0321840A (ja) | 1989-05-11 | 1990-05-11 | トルク測定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5014560A (ja) |
JP (1) | JPH0321840A (ja) |
GB (1) | GB2233446B (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5211539A (en) * | 1991-05-13 | 1993-05-18 | Allied-Signal Inc. | Apparatus for indicating the pitch of turbofan blades |
DE4134659C2 (de) * | 1991-10-19 | 1995-07-06 | Walterscheid Gmbh Gkn | Anordnung zur Leistungsrichtungserkennung bei Drehmomentübertragung |
DE19529462B4 (de) * | 1995-08-10 | 2004-09-02 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Einrichtung zur Drehmomentermittlung für eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor |
GB9521291D0 (en) * | 1995-10-18 | 1995-12-20 | Lucas Ind Plc | Optical torque sensors and steering systems for vehicles incorporating them |
GB2357334A (en) * | 1999-12-15 | 2001-06-20 | Peter Bryan Webster | Opto-electronic position sensor |
US7559258B2 (en) * | 2003-06-12 | 2009-07-14 | Matzoll Robert J | Torque sensor using signal amplitude analysis |
GB2440753A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-13 | Univ Sussex | Force sensor and programmable spring emulator |
US7784364B2 (en) * | 2008-04-28 | 2010-08-31 | Matzoll Robert J | Optical sensor for measurement of static and dynamic torque |
TW201022651A (en) * | 2008-12-02 | 2010-06-16 | First Tools Ind Co Ltd | Torsion testing machine intelligent control system and torsion testing method thereof |
TW201223823A (en) | 2011-10-07 | 2012-06-16 | li-he Yao | Torque sensing device for power assisting bicycle |
TW201224419A (en) | 2011-10-07 | 2012-06-16 | li-he Yao | Torque sensor |
NL2011682C2 (en) | 2013-10-28 | 2015-04-29 | Forage Innovations Bv | Bale forming apparatus and method with overload protection. |
TWI606958B (zh) * | 2016-09-14 | 2017-12-01 | 達方電子股份有限公司 | 使用於助力腳踏車的曲柄傳動機構 |
EP3296713B1 (de) * | 2016-09-16 | 2020-04-15 | BÜSCH Armaturen Geyer GmbH | Vorrichtung zur drehmomentbestimmung sowie antrieb zum betätigen eines maschinenelements |
US11885701B2 (en) * | 2022-05-17 | 2024-01-30 | New Kailung Gear Co., Ltd | Bicycle torque detector |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1957681A (en) * | 1931-04-01 | 1934-05-08 | American Transformer Company | Apparatus for measuring fluidflow |
US2136223A (en) * | 1931-11-27 | 1938-11-08 | Adolph A Thomas | Torsion indicator |
US2147711A (en) * | 1933-06-14 | 1939-02-21 | Gen Motors Corp | Dynamometer |
US2586540A (en) * | 1948-02-26 | 1952-02-19 | Bell Telephone Labor Inc | Torsion meter |
GB927931A (en) * | 1958-06-20 | 1963-06-06 | Egerton Smith Engineers Ltd | Improvements in or relating to torque responsive devices and mechanisms incorporating such devices |
US3111028A (en) * | 1960-08-22 | 1963-11-19 | Lebow Associates Inc | Torque meter |
US3625055A (en) * | 1968-12-09 | 1971-12-07 | Sud Aviat Soc Nationale De Con | System for measuring the torque transmitted by a rotating shaft |
US3940979A (en) * | 1973-10-11 | 1976-03-02 | Massachusetts Institute Of Technology | High-accuracy optical torquemeter |
US3938890A (en) * | 1974-10-15 | 1976-02-17 | Flavell Evan R | Torque transducer utilizing differential optical sensing |
US4166383A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-04 | The Laitram Corporation | Optical shaft torque meter |
JPS5774631A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-10 | Brother Ind Ltd | Detector for load torque |
GB2151775A (en) * | 1983-12-16 | 1985-07-24 | Atomic Energy Authority Uk | Apparatus for measuring torque of a shaft |
US4676331A (en) * | 1984-12-20 | 1987-06-30 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Torque detecting apparatus for electrical power steering system |
ES8605898A1 (es) * | 1985-03-14 | 1986-03-16 | Bendiberica Sa | Perfeccionamientos en dispositivos captadores de par para mecanismo de accionamiento, especialmente de timoneria o ruedas orientables de un vehiculo |
-
1989
- 1989-05-11 US US07/350,644 patent/US5014560A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-10 GB GB9010487A patent/GB2233446B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-11 JP JP2120140A patent/JPH0321840A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2233446A (en) | 1991-01-09 |
GB2233446B (en) | 1992-12-16 |
US5014560A (en) | 1991-05-14 |
GB9010487D0 (en) | 1990-07-04 |
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