JPH0645224Y2 - トルク測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、エンジン、モータ、産業機械駆動用の軸など
のトルクを非接触で測定可能なトルク測定装置に関す
る。

従来の技術 従来のこの種のトルク測定装置として、たとえば特許第
169326号明細書に開示されるものなどがある。これは、
第３図に示すように、強磁性ならびに磁歪性を有する回
転軸１の外周に、この回転軸１の軸心方向と概略45度の
角度をなして互いに反対方向に傾斜する溝からなる磁気
異方性部2,3をローレット加工などにより形成し、各磁
気異方性部2,3の外周に、励磁コイル4,5と、互いに差動
接続される検出コイル6,7とをそれぞれ配置したもので
ある。8,9は各コイルを収容するための磁気シールド部
である。

磁気シールド部8,9は、磁気異方性部2,3をおおう円筒状
のケース10の内部に保持されており、このケース10は、
その両端部で軸受11,12により回転軸１に支持されてい
る。この場合部品の公差のバラツキ等により、例えば一
方の軸受11が回転軸１およびケース10に対し、他方の軸
受12が回転軸１およびケース10に対するよりもより強く
軸心方向に位置決めされることが起りうる。この場合こ
れによってコイル4,6と磁気異方性部２およびコイル5,7
と磁気異方性部３が軸心方向に位置決めされる。13はケ
ース10および両磁気異方性部2,3の中心線である。

このような構成によれば、両磁気異方性部2,3により互
いに反対方向の磁気異方性が与えられ、伝達トルクにも
とづく磁気異方性部2,3での透磁率の変化が検出コイル
6,7により検出される。このとき、両磁気異方性部2,3は
互いに反対方向に傾斜しているため、その一方に圧縮応
力が作用すると他方には引張応力が作用する。このた
め、検出コイル6,7の一方の検出電圧はトルクの増加に
したがって増加し、反対に他方の検出電圧は減少する。
そこで、両検出電圧の差をとって合成すると、第５図に
示すように、トルクの変化のみを表わすトルク検出電圧
14が得られる。

考案が解決しようとする課題 このような従来の構成において、回転軸１とケース10と
の熱膨張係数が異なったり、両者間に温度差が生じたり
する場合には、第４図に示すように、回転軸１における
磁気異方性部2,3どうしの中心13aとケース10における検
出コイル6,7どうしの中心13bとがずれる。すなわち、こ
のような従来の構成においては、例えばケース10の一端
側に配置された軸受11が軸受12に比べてこのケース10と
回転軸１との間でより強く軸心方向に位置決めされるよ
うなことが起るため、温度変化があると、磁気異方性部
２と検出コイル６との軸心方向のずれよりも、磁気異方
性部３と検出コイル７との軸心方向のずれの方が大きく
なる。

この結果、両検出部での磁気的なバランスがくずれ、第
５図に示すようにトルク検出電圧の零点がドリフトする
おそれがある。この第５図は、20℃におけるトルク検出
電圧14には零点のドリフトがなかったが、これに対し12
0℃におけるトルク検出電圧15に零点のドリフト16が生
じた場合を例示している。このように零点がドリフトす
ると、トルクの測定結果に誤差が生じる。

そこで本考案はこのような問題点を解決し、温度変化に
よる零点のドリフトを減少できるようにすることを目的
とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本考案は、回転軸の外周面にお
ける軸心方向の複数位置に形成された磁気異方性部と、
各磁気異方性部における透磁率の変化をそれぞれ検出可
能な複数のコイルと、前記回転軸の外周をおおうように
配置されて前記複数のコイルを保持可能なケースと、前
記複数の磁気異方性部についての回転軸の軸心方向の中
心部で、前記ケースの軸心方向の中心部を支持するとと
もに、前記複数の磁気異方性部とケースとを軸心方向に
位置決めする軸受とを有するようにしたものである。

作用 このような構成によれば、温度が変化しても複数の磁気
異方性部の中心とケースすなわち複数のコイルの中心と
は位置ずれが生じない。そして、磁気異方性部およびケ
ースはこれら中心を基準として軸心方向に対称に熱膨張
し、磁気異方性部とコイルとのずれは、これら中心を挟
んだ軸心方向の一方側と他方側とで一様になるため、零
点のドリフトが減少する。

実施例 第１図は、本考案にもとづくトルク測定装置の一実施例
を示すものである。ここで、第３図に示したものと同一
の部材には、同一の参照番号を付している。

回転軸１における磁気異方性部2,3どうしの中心線13の
位置には軸受21が外ばめされ、この軸受21は、止め輪22
により回転軸１の軸心方向に位置決めされている。

ケース10は中心線13の位置で軸心方向に二分され、その
一方の分割部10aと他方の分割部10bとが、ボルト・ナッ
ト23により一体的に締付けられている。これら分割部10
a,10bにて軸受21を軸心方向に挟み込むことにより、こ
の軸受21とケース10とが軸心方向に位置決めされる。ケ
ース10の両端にも軸受24,25が設けられているが、この
軸受24,25はなくてもよい。軸受24,25を設ける場合に
は、この軸受24,25と回転軸１とのはめ合いをゆるくし
て、熱による膨張、収縮を許容できるようにしておく。

中央支持部の軸受21は、軸受すきまをなくすことが必要
である。軸受すきまがあると、回転軸１とケース10とが
何かの具合によりラジアル方向やスラスト方向に動きう
ることになり、磁気異方性部2,3とコイル部とが相対的
に動いて、零点変動が生じるためである。零点変動を防
止するためには、軸受21として内輪、外輪の軸受すきま
の極力小さいものを選定したり、軸受21の内輪、外輪と
回転軸１、ケース10との隙間に接着剤を充填したりする
のが好適である。また、背面合せとした組合せ軸受に与
圧を与えたものを使用するなどによっても、軸受すきま
をなくすことができる。

このような構成によれば、温度変化などが生じても、両
磁気異方性部2,3の中心と両コイル部の中心とは、とも
に中心線13の位置に一致し、両中心どうしの間に「ず
れ」は生じない。すなわち、回転軸１および、またケー
ス10は中心線13を基準として軸心方向に対称に熱膨張、
熱収縮するため、各磁気異方性部2,3と各コイル部との
位置の「ずれ」は一様で、しかも「ずれ」の量もケース
の一端側で軸心方向の位置決めを行う従来のものに比べ
てわずかになる。この結果、第６図に示すように、たと
えば20℃から120℃まで温度変化が生じても、トルク検
出電圧26には実質的な零点のドリフトは生じず、誤差の
ないトルク測定が可能となる。

考案の効果 以上述べたように本考案によると、回転軸の軸心方向に
おける複数の磁気異方性部の中心部とコイルを保持した
ケースの軸心方向の中心部とでこれら磁気異方性部とケ
ースとを軸心方向に位置決めしたため、温度変化等があ
った場合には、前記中心部を基準として軸心方向に対称
に熱膨張、収縮することになって、各コイルと磁気異方
性部との位置の「ずれ」は一様で、かつ「ずれ」の量も
あまり大きくならない。したがって、トルク測定時にお
ける零点のドリフトが減少し、高精度のトルク測定が可
能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案にもとづくトルク測定装置の一実施例の
断面図、第２図は同トルク測定装置が熱膨張したときの
状態を示す要部の断面図、第３図は従来のトルク測定装
置の断面図、第４図は第３図のトルク測定装置が熱膨張
したときの状態を示す要部の断面図、第５図は従来のト
ルク測定装置にもとづくトルク検出電圧を示す図、第６
図は本考案のトルク測定装置にもとづくトルク検出電圧
を示す図である。 １……回転軸、2,3……磁気異方性部、4,5……励磁コイ
ル、6,7……検出コイル、10……ケース、13……中心
線、21……軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高田 史朗 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 久 保田鉄工株式会社枚方製造所内 (72)考案者 団栗 彰男 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 久保田鉄 工株式会社技術開発研究所内 (72)考案者 花澤 明由 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 久 保田鉄工株式会社枚方製造所内 (56)参考文献 特開 昭61−294322（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−187424（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−17443（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の外周面における軸心方向の複数位
   置に形成された磁気異方性部と、 各磁気異方性部における透磁率の変化をそれぞれ検出可
   能な複数のコイルと、 前記回転軸の外周をおおうように配置されて前記複数の
   コイルを保持可能なケースと、 前記複数の磁気異方性部についての回転軸の軸心方向の
   中心部で、前記ケースの軸心方向の中心部を支持すると
   ともに、前記複数の磁気異方性部とケースとを軸心方向
   に位置決めする軸受と、 を有することを特徴とするトルク測定装置。