JPH0815061A - Device and method for measurement of stationary torque - Google Patents
Device and method for measurement of stationary torqueInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、静止状態におけるモー
タ等の回転軸のトルクを測定するための静止トルク測定
装置および測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a static torque measuring device and a measuring method for measuring the torque of a rotating shaft of a motor or the like in a stationary state.
【０００２】[0002]
【従来の技術】モータの性能評価手段の一つとして、静
止状態における回転軸を回転させるのに必要なトルク
（以下、静止トルクと称する）を測定することが行われ
ている。従来、この種の静止トルク測定方法としては、
モータの回転軸にプーリを固定し、このプーリの外周に
一端を固定した糸をプーリに巻回して、糸の他端をフォ
ースゲージによって引っ張り、プーリを低速で回転させ
つつ、糸にかかる最大張力を測定する簡易な方法が主に
採られていた。2. Description of the Related Art As one of motor performance evaluation means, a torque (hereinafter referred to as a static torque) required to rotate a rotary shaft in a stationary state is measured. Conventionally, as a static torque measuring method of this kind,
The pulley is fixed to the rotating shaft of the motor, the thread with one end fixed to the outer circumference of this pulley is wound around the pulley, the other end of the thread is pulled by the force gauge, and the maximum tension applied to the thread while rotating the pulley at low speed. The simple method of measuring was mainly adopted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な静止トルク測定方法では、モータの静止トルクの最大
値を記録できるに過ぎず、回転軸の回転角度と静止トル
クの関係を詳細に調べることはできなかった。However, in the above static torque measuring method, only the maximum value of the static torque of the motor can be recorded, and the relationship between the rotation angle of the rotary shaft and the static torque must be investigated in detail. I couldn't.
【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、回転軸の回転角度と静止トルクの関係を高い分解能
を以て評価することができる静止トルク測定装置および
測定方法を提供することを課題としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a static torque measuring device and a measuring method capable of evaluating the relationship between the rotation angle of a rotary shaft and the static torque with high resolution. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
静止トルク測定装置は、静止トルクを測定すべき被測定
物の回転軸の回転に連動してその長手方向に直線運動す
る直動手段と、この直動手段の一端を常に一定荷重で牽
引する錘と、前記直動手段の他端に連結されて直動手段
にかかる張力を測定する張力測定手段と、前記張力測定
手段および前記被測定物の少なくとも一方を、これらが
接近離間する方向に移動させる移動手段とを具備するこ
とを特徴とする。A static torque measuring device according to a first aspect of the present invention is a linear motion linearly moving in the longitudinal direction in association with rotation of a rotary shaft of an object to be measured whose static torque is to be measured. Means, a weight for always pulling one end of the linear moving means with a constant load, a tension measuring means connected to the other end of the linear moving means for measuring the tension applied to the linear moving means, the tension measuring means and the It is characterized by comprising at least one moving means for moving at least one of the objects to be measured in a direction in which they approach and separate.
【０００６】請求項２に係る静止トルク測定方法は、静
止トルクを測定すべき被測定物の回転軸の回転に連動し
てその長手方向に直線運動する直動手段と、この直動手
段の一端を常に一定荷重で牽引する錘と、前記直動手段
の他端に連結されて直動手段にかかる張力を測定する張
力測定手段と、前記被測定物を前記回転軸回りに回転さ
せる回転手段とを具備することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a static torque measuring method, wherein linear motion means linearly moves in the longitudinal direction in association with rotation of a rotary shaft of an object whose static torque is to be measured, and one end of the linear motion means. A weight for constantly pulling the linear movement means, a tension measuring means connected to the other end of the linear movement means for measuring the tension applied to the linear movement means, and a rotation means for rotating the measured object around the rotation axis. It is characterized by including.
【０００７】請求項７に係る静止トルク測定方法は、静
止トルクを測定すべき被測定物の回転軸に、この回転軸
の回転に連動してその長手方向に直線運動される直動手
段を取り付け、この直動手段の一端を常に一定荷重で牽
引する錘を設け、前記直動手段の他端に直動手段にかか
る張力を測定する張力測定手段を連結し、前記張力測定
手段および前記被測定物の少なくとも一方を、これらを
接近離間する方向に移動させつつ、前記張力測定手段に
より前記直動手段にかかる張力を測定することを特徴と
する。According to a still torque measuring method according to a seventh aspect of the present invention, a linear moving means that is linearly moved in the longitudinal direction in association with the rotation of the rotary shaft is attached to the rotary shaft of the object to be measured whose static torque is to be measured. , A weight for pulling one end of the linear moving means with a constant load is always provided, and a tension measuring means for measuring the tension applied to the linear moving means is connected to the other end of the linear moving means, and the tension measuring means and the measured object are measured. It is characterized in that at least one of the objects is moved toward and away from each other while the tension measuring means measures the tension applied to the linear moving means.
【０００８】請求項８に係る静止トルク測定方法は、静
止トルクを測定すべき被測定物の回転軸に、この回転軸
の回転により直線運動される直動手段を取り付け、この
直動手段の一端を常に一定荷重で牽引する錘を設け、前
記直動手段の他端に直動手段にかかる張力を測定する張
力測定手段を連結し、前記被測定物を前記回転軸回りに
回転させつつ、前記張力測定手段により前記直動手段に
かかる張力を測定することを特徴とする。According to a still torque measuring method of the present invention, a linear moving means which is linearly moved by the rotation of the rotary shaft is attached to a rotary shaft of an object to be measured whose static torque is measured, and one end of the linear moving means is attached. Is provided with a weight for always pulling with a constant load, and a tension measuring means for measuring a tension applied to the linear moving means is connected to the other end of the linear moving means, while rotating the measured object around the rotation axis, The tension measuring means measures the tension applied to the linearly moving means.
【０００９】[0009]
【作用】請求項１に係る静止トルク測定装置または請求
項７に係る静止トルク測定方法では、静止トルクを測定
すべき被測定物の回転軸の回転に連動して直線運動する
直動手段の一端を、錘により常に一定荷重で牽引しつ
つ、移動手段によって、張力測定手段および被測定物の
少なくとも一方を、これらが接近離間する方向に移動さ
せる。その過程において、張力測定手段により直動手段
にかかる張力を測定することにより、回転軸の回転角度
と静止トルクとの関係を詳細に記録することが可能であ
る。In the static torque measuring device according to the first aspect or the static torque measuring method according to the seventh aspect, one end of the linear moving means that linearly moves in association with the rotation of the rotary shaft of the object to be measured whose static torque is to be measured. While always pulling with a constant load by the weight, the moving means moves at least one of the tension measuring means and the measured object in a direction in which they approach and separate. In the process, by measuring the tension applied to the linear motion means by the tension measuring means, it is possible to record the relationship between the rotation angle of the rotary shaft and the stationary torque in detail.
【００１０】請求項２に係る静止トルク測定装置または
請求項８に係る静止トルク測定方法では、静止トルクを
測定すべき被測定物の回転軸の回転に連動して直線運動
する直動手段の一端を、錘により常に一定荷重で牽引し
つつ、回転手段によって、被測定物をその回転軸回りに
回転させる。その過程において、張力測定手段により直
動手段にかかる張力を測定することにより、回転軸の回
転角度と静止トルクとの関係を詳細に記録することが可
能である。In the static torque measuring device according to the second aspect or the static torque measuring method according to the eighth aspect, one end of the linear moving means that linearly moves in association with the rotation of the rotary shaft of the object to be measured whose static torque is to be measured. The object to be measured is rotated around its axis of rotation by the rotating means while always being pulled by a weight with a constant load. In the process, by measuring the tension applied to the linear motion means by the tension measuring means, it is possible to record the relationship between the rotation angle of the rotary shaft and the stationary torque in detail.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は、本発明に係る静止トルク測定装置の
一実施例を示す正面図である。図中符号１は垂直に設置
された基台であり、この基台１上にはリニアアクチュエ
ータ（移動手段）２が固定されている。このリニアアク
チュエータ２は移動テーブル（図示略）を有し、この移
動テーブルには歪みゲージ（張力測定手段）４がその鉤
状の測定端子６を下に向けて固定されて、この測定端子
６には、下方に垂れたワイヤ（直動手段）１４の一端が
連結されている。また、リニアアクチュエータ２には、
移動テーブルの移動量を制御するための制御部２２が接
続され、移動テーブルの移動速度を任意にコントロール
できるようになっている。なお、張力測定手段は歪みゲ
ージ４に限定されず、一般的な力の検出手段であればい
ずれも使用可能である。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a static torque measuring device according to the present invention. In the drawing, reference numeral 1 is a vertically installed base, and a linear actuator (moving means) 2 is fixed on the base 1. The linear actuator 2 has a moving table (not shown), and a strain gauge (tension measuring means) 4 is fixed to the moving table 6 with its hook-shaped measuring terminal 6 facing downward. Is connected to one end of a wire (linear motion means) 14 that hangs downward. In addition, the linear actuator 2
A control unit 22 for controlling the moving amount of the moving table is connected, and the moving speed of the moving table can be arbitrarily controlled. The tension measuring means is not limited to the strain gauge 4, and any general force detecting means can be used.
【００１２】基台１上には、歪みゲージ４の下方におい
て静止トルクを測定すべきモータ８がその回転軸１０を
水平にして固定されている。この回転軸１０には円筒形
のプーリ１２が同軸に固定され、このプーリ１２に、前
記ワイヤ１４の途中部が巻回されている。巻回方法とし
ては、１回または数回螺旋状に巻回する方法が可能であ
る。これにより、ワイヤ１４が上下に移動すると、回転
軸１０が円滑に回転する。なお、プーリ１２を使用せ
ず、回転軸１０に直接ワイヤ１４を巻回してもよい。ワ
イヤ１４の下端には、錘１６が連結されており、測定端
子６とワイヤ１４との連結点、プーリ１２へのワイヤ１
４の巻始め・巻終わり点、および錘１６の重心が同一鉛
直線上に位置するようになっている。A motor 8 for measuring static torque is fixed below the strain gauge 4 on the base 1 with its rotation shaft 10 being horizontal. A cylindrical pulley 12 is coaxially fixed to the rotating shaft 10, and a midway portion of the wire 14 is wound around the pulley 12. As a winding method, a method of spirally winding once or several times is possible. As a result, when the wire 14 moves up and down, the rotary shaft 10 rotates smoothly. The wire 14 may be wound directly around the rotating shaft 10 without using the pulley 12. A weight 16 is connected to the lower end of the wire 14, and a connecting point between the measuring terminal 6 and the wire 14 and the wire 1 to the pulley 12 are connected.
The winding start and winding end points of No. 4 and the center of gravity of the weight 16 are positioned on the same vertical line.
【００１３】錘１６は、ワイヤ１４に適度な初期張力を
与えて弛みを防ぐと共に、プーリ１２とワイヤ１４間で
の空転を防ぐためのものであり、使用する歪みゲージ４
の測定荷重範囲、ワイヤ１４の伸び特性、ワイヤ１４と
プーリ１２との間の空転しやすさなどを考慮してその重
量が決定される。一般的な小型ステッピングモータの静
止トルク測定を行うのであれば、例えば５０〜２００ｇ
程度が好適であるが、勿論この範囲に限定されるもので
はない。The weight 16 serves to apply an appropriate initial tension to the wire 14 to prevent slack, and to prevent idling between the pulley 12 and the wire 14, and the strain gauge 4 to be used.
The weight is determined in consideration of the measurement load range, the elongation characteristic of the wire 14, the easiness of idling between the wire 14 and the pulley 12, and the like. If the static torque of a general small stepping motor is measured, for example, 50 to 200 g
The degree is suitable, but it is not limited to this range.
【００１４】ちなみに、図６は市販の金属撚線ワイヤー
（太さ：約５０μｍ）について、本発明者らが荷重と伸
びの関係を測定した結果を示すグラフである。このグラ
フから明らかなように、荷重が一定値を越えると伸びが
小さくなる現象が多くのワイヤについて見られるので、
単位荷重当たりの伸びが小さくなる荷重範囲に入るよう
に、錘１６の重量を決定することが望ましい。By the way, FIG. 6 is a graph showing the results of the measurement of the relationship between the load and the elongation of a commercially available metal stranded wire (thickness: about 50 μm). As is clear from this graph, the phenomenon in which the elongation decreases when the load exceeds a certain value is observed for many wires.
It is desirable to determine the weight of the weight 16 so that the weight per unit load falls within a load range in which the elongation is small.
【００１５】なお、プーリ１２への巻回箇所を境として
ワイヤ１４をＬ字状に屈折させ、歪みゲージ４を水平方
向に向けて配置することも可能であるが、その場合には
回転軸１０に、その軸線に対し直角方向に向かう側圧が
かかるので、回転軸１０の回転抵抗が増し、その分の誤
差が生じる可能性がある。これに対し、ワイヤ１４を直
線状に延ばしていれば、錘１６の重量に拘わらず回転軸
１０には側圧が殆どかからず、側圧による回転抵抗の変
化が生じない利点を有する。なお、プーリ１２と錘１６
との途中部をローラで支持して屈折させ、このローラか
ら測定端子６に至る部分を水平に配置した場合には、回
転軸１０に側圧がかかることがない。It is also possible to bend the wire 14 in an L-shape with the winding point around the pulley 12 as a boundary, and dispose the strain gauge 4 in the horizontal direction. In that case, the rotating shaft 10 is used. In addition, since a lateral pressure is applied in a direction perpendicular to the axis, the rotational resistance of the rotary shaft 10 increases, which may cause an error. On the other hand, if the wire 14 is linearly extended, there is an advantage that the rotating shaft 10 receives almost no lateral pressure regardless of the weight of the weight 16 and the rotational resistance is not changed by the lateral pressure. In addition, the pulley 12 and the weight 16
When the middle part of the roller is bent by being supported by a roller and the part extending from the roller to the measuring terminal 6 is horizontally arranged, the rotating shaft 10 is not subjected to lateral pressure.
【００１６】歪みゲージ４には、増幅器１８を介して表
示装置２０が接続され、この表示装置２０によりワイヤ
１４にかかる張力（静止トルクに比例する）が表示され
るようになっている。もちろん、表示装置２０の前段に
演算部を設けて張力を静止トルクに換算する処理を行
い、静止トルクを直接表示するようにしてもよい。A display device 20 is connected to the strain gauge 4 via an amplifier 18, and the display device 20 displays the tension applied to the wire 14 (proportional to the static torque). Of course, an arithmetic unit may be provided in the previous stage of the display device 20 to perform a process of converting the tension into a static torque and directly display the static torque.
【００１７】上記装置を使用して測定を行うには、制御
部２２を操作して一定速度かつごく低速で歪みゲージ４
を上方に移動させる。すると、ワイヤ１４が引かれて回
転軸１０が一定速度で回転するとともに、表示装置２０
にはワイヤ１４にかかる張力が表示されるから、経過時
間に対して張力をプロットすることにより、回転軸１０
の回転角度と静止トルクとの関係を詳細に記録すること
が可能である。したがって、例えば、ステッピングモー
タについて測定を行えば、以下のような有用な情報が得
られる。In order to make a measurement using the above apparatus, the control unit 22 is operated to operate the strain gauge 4 at a constant speed and a very low speed.
Move upwards. Then, the wire 14 is pulled, the rotating shaft 10 rotates at a constant speed, and the display device 20
Since the tension applied to the wire 14 is displayed on, the tension is plotted against the elapsed time,
It is possible to record in detail the relationship between the rotation angle and the static torque. Therefore, for example, if the stepping motor is measured, the following useful information can be obtained.
【００１８】ステッピングモータの各相のコイルに一
定の直流電流を流し（ロータは回転させない）、その電
流値をパラメータとして静止トルクを測定すれば、磁気
回路の磁力飽和が観測でき、モータの性能限界が簡単か
つ正確に推定できる。 ヨークの極歯形状を種々に変更して静止トルクを測定
すれば、極歯形状と励磁トルクの関係が評価でき、モー
タの用途に適した極歯の設計に役立つ。 ロータの回転角と静止トルクとの関係を調べることに
より、ステッピングモータの角度精度不良、トルク不足
の原因推定が行える。If a constant DC current is passed through the coils of each phase of the stepping motor (the rotor is not rotated) and the static torque is measured using the current value as a parameter, the magnetic saturation of the magnetic circuit can be observed and the performance limit of the motor is limited. Can be estimated easily and accurately. If the static torque is measured by changing the pole tooth shape of the yoke in various ways, the relationship between the pole tooth shape and the exciting torque can be evaluated, which is useful for designing the pole tooth suitable for the motor application. By investigating the relationship between the rotation angle of the rotor and the static torque, it is possible to estimate the cause of the poor angular accuracy and insufficient torque of the stepping motor.
【００１９】また、上記の静止トルク測定装置および測
定方法によれば、プーリ１２を回転軸１０に取り付けて
モータ８を固定し、さらにプーリ１２にワイヤ１４を巻
回するだけで測定準備が整うので、測定が極めて簡単か
つ短時間で行える。さらに、装置の構成が単純であるう
え、特に、この実施例では歪みゲージ４を使用している
から、装置のコストが安い利点も有する。According to the static torque measuring device and the measuring method described above, the pulley 12 is attached to the rotary shaft 10, the motor 8 is fixed, and the wire 14 is wound around the pulley 12, so that the measurement preparation is completed. , Measurement is extremely easy and can be done in a short time. Further, the device has a simple structure, and in particular, since the strain gauge 4 is used in this embodiment, the device cost is low.
【００２０】なお、図５は上記実施例の装置における測
定誤差の要因を模式的に示した図であり、図中の符号は
次のパラメータを示している。以下、この図に基づき、
歪みゲージ４の歪み、およびワイヤ１４の伸びに対する
補正方法を説明する。 ｘ：歪みゲージ４の移動量 Ｌ：測定端子６からプーリ１２までのワイヤ１４の長さ ｋf：歪みゲージ４のバネ定数 ε：測定端子６からプーリ１２までのワイヤ１４の伸び ε’：プーリ１２から錘１６までのワイヤ１４の伸び
（補正には関係なし） Ｔ：ワイヤ１４の張力 Ｍ：錘１６による荷重 θ：回転軸１０の回転角度FIG. 5 is a diagram schematically showing the cause of the measurement error in the apparatus of the above-mentioned embodiment, and the symbols in the figure show the following parameters. Below, based on this figure,
A method of correcting the strain of the strain gauge 4 and the elongation of the wire 14 will be described. x: amount of movement of strain gauge 4 L: length of wire 14 from measurement terminal 6 to pulley 12 k f : spring constant of strain gauge 4 ε: elongation of wire 14 from measurement terminal 6 to pulley 12 ε ': pulley Elongation of wire 14 from 12 to weight 16 (not related to correction) T: Tension of wire 14 M: Load by weight 16 θ: Rotation angle of rotating shaft 10
【００２１】まず、歪みゲージ４およびワイヤ１４に伸
びが生じないと仮定すると、次の関係が成り立つ。 ｘ＝ｒθ θ＝ｘ／ｒ しかし、実際の回転角度θには、ワイヤ１４および歪み
ゲージ４の伸びによる理想値との角度差Δθが生じるの
で、次のように表される。 θ＝ｘ／ｒ＋ΔθFirst, assuming that the strain gauge 4 and the wire 14 are not stretched, the following relationship holds. x = rθ θ = x / r However, since the actual rotation angle θ has an angle difference Δθ with the ideal value due to the elongation of the wire 14 and the strain gauge 4, it is expressed as follows. θ = x / r + Δθ
【００２２】歪みゲージ４の歪みをΔｘ、ワイヤ１４の
歪みをΔＬとすると、 Δθ＝１／ｒ｛Δｘ＋ΔＬ｝ である。また、張力の初期値をＴ0とすると、 Δｘ＝（Ｔ−Ｔ0）／ｋf となる。また、測定端子６からプーリ１２までのワイヤ
１４の長さ初期値をＬ0とすると、 Ｌ＝Ｌ0−（ｘ＋Δｘ） である。If the strain of the strain gauge 4 is Δx and the strain of the wire 14 is ΔL, then Δθ = 1 / r {Δx + ΔL}. Further, when the initial value of the tension is T 0 , Δx = (T−T 0 ) / k f . When the initial length of the wire 14 from the measuring terminal 6 to the pulley 12 is L 0 , L = L 0 − (x + Δx).
【００２３】さらに、ワイヤ１４の伸びの初期値をε0
とすると、 ΔＬ＝Ｌ（ε−ε0） であるから、以上をまとめて Δｘ＋ΔＬ＝Δｘ（１−ε＋ε0）＋（Ｌ0−ｘ）（ε−
ε0） Δθ＝１／ｒ｛Δｘ（１−ε＋ε0）＋（Ｌ0−ｘ）（ε
−ε0）｝ となる。これを近似的に表すと、以下の式（１）が得ら
れる。 Δθ＝１／ｒ｛Δｘ＋（Ｌ0−ｘ）（ε−ε0）｝ ＝１／ｒ｛（Ｔ−Ｔ0）／ｋf＋（Ｌ0−ｘ）（ε−ε0）｝・・・（１） この式（１）を使用して正確なθを算出することによ
り、より厳密な測定が可能となる。Further, the initial value of the elongation of the wire 14 is ε 0
Then, since ΔL = L (ε−ε 0 ), the above is summarized as Δx + ΔL = Δx (1−ε + ε 0 ) + (L 0 −x) (ε−
ε 0 ) Δθ = 1 / r {Δx (1-ε + ε 0 ) + (L 0 −x) (ε
−ε 0 )}. If this is expressed approximately, the following equation (1) is obtained. Δθ = 1 / r {Δx + (L 0 −x) (ε−ε 0 )} = 1 / r {(T−T 0 ) / k f + (L 0 −x) (ε−ε 0 )} ... -(1) By using this formula (1) to calculate an accurate [theta], more strict measurement becomes possible.
【００２４】式（１）による補正手段を組み込んだ第２
実施例を図２に示す。この実施例では、歪みゲージ４の
移動量を直接検出する位置センサ２８が設けられるとと
もに、増幅器１８の出力（Ｔ）から式（１）を用いて角
度差Δθを計算するための位置補正部３０が設けられて
いる。さらに、位置センサ２８の出力および位置補正部
３０の出力は、共に角度計算部３２に伝達され、ここで
位置センサ２８に対応する回転軸角度から角度差Δθを
減じることにより、正確な回転角度θが得られるから、
この補正された回転角度θと静止トルクをプロットする
ことにより両者のより正確な関係が把握できる。その他
の構成および測定方法は、第１実施例と同様でよい。Second, incorporating the correction means according to the equation (1)
An example is shown in FIG. In this embodiment, a position sensor 28 for directly detecting the amount of movement of the strain gauge 4 is provided, and a position correction unit 30 for calculating the angle difference Δθ from the output (T) of the amplifier 18 using Expression (1). Is provided. Further, the output of the position sensor 28 and the output of the position correction unit 30 are both transmitted to the angle calculation unit 32, where the angle difference Δθ is subtracted from the rotation axis angle corresponding to the position sensor 28 to obtain the accurate rotation angle θ. Is obtained,
By plotting the corrected rotation angle θ and the static torque, a more accurate relationship between the two can be grasped. Other configurations and measuring methods may be the same as in the first embodiment.
【００２５】次に、図３は本発明の第３実施例を示すブ
ロック図である。この例では、モータ８の回転軸１０に
回転エンコーダ３６の入力軸３８が直結され、回転軸１
０の回転角度が直接計測されるようになっている。この
ため、ワイヤ１４の伸びや歪みゲージ４の歪みによる誤
差が生じず、回転軸１０の回転角度に関して補正を行う
必要が無いという利点を有する。回転エンコーダ３６の
出力は角度計算部４０に伝達され、ここで回転軸１０の
回転角度に換算されて表示装置２６に伝達されるように
なっている。その他の構成および測定方法は第１実施例
と同様でよい。Next, FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In this example, the input shaft 38 of the rotary encoder 36 is directly connected to the rotary shaft 10 of the motor 8, and the rotary shaft 1
The rotation angle of 0 is directly measured. Therefore, there is an advantage that an error due to the elongation of the wire 14 and the strain of the strain gauge 4 does not occur, and it is not necessary to correct the rotation angle of the rotation shaft 10. The output of the rotary encoder 36 is transmitted to the angle calculator 40, where it is converted into the rotation angle of the rotary shaft 10 and transmitted to the display device 26. Other configurations and measuring methods may be the same as in the first embodiment.
【００２６】図４は本発明の第３実施例を示すブロック
図である。この実施例では、歪みゲージ４を移動する代
わりに、モータ８のステータ（本体）を回転軸１０の軸
線回りに回転させる回転機構４６を設けたことを特徴と
している。また、回転エンコーダ３６の入力軸３８は、
モータ８のステータに対して同軸に固定されており、ス
テータの回転角度を直接測定するようになっている。FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a rotating mechanism 46 for rotating the stator (main body) of the motor 8 around the axis of the rotating shaft 10 is provided instead of moving the strain gauge 4. The input shaft 38 of the rotary encoder 36 is
It is fixed coaxially to the stator of the motor 8 so that the rotation angle of the stator is directly measured.
【００２７】この場合、ステータを回転するにつれステ
ータとロータ（回転軸１０を含む）との間が空転し、回
転軸１０は動かないことが理想的であるが、実際には静
止トルクによりワイヤ１４にかかる張力が変化するた
め、ワイヤ１４の伸びおよび歪みゲージ４の歪みが生
じ、その分、回転軸１０の角度が僅かに変化する。よっ
て、高精度が必要であれば補正を行うことが好ましい。In this case, it is ideal that the stator and the rotor (including the rotating shaft 10) run idle as the stator rotates, and the rotating shaft 10 does not move. Since the tension applied to the wire changes, the wire 14 is stretched and the strain gauge 4 is strained, and the angle of the rotating shaft 10 is slightly changed by that amount. Therefore, it is preferable to perform the correction if high accuracy is required.
【００２８】そこでこの実施例では、増幅器１８からの
出力を用いて、ワイヤ１４の伸びおよび歪みゲージ４の
歪みに起因する角度差Δθを計算するための角度補正部
４２が設けられている。そして、回転エンコーダ３６の
出力および角度補正部４２の出力は、共に加算部４４で
加算され、得られた正確な回転角度θが表示装置２６に
伝達されるようになっている。Therefore, in this embodiment, an angle correction unit 42 for calculating the angle difference Δθ caused by the elongation of the wire 14 and the strain of the strain gauge 4 is provided by using the output from the amplifier 18. Then, the output of the rotary encoder 36 and the output of the angle correction unit 42 are both added by the addition unit 44, and the obtained accurate rotation angle θ is transmitted to the display device 26.
【００２９】なお、図４の例における補正には前述の式
（１）ではなく、以下の式（２）が使用される。この式
（２）は、式（１）と同様の計算を行うことにより得ら
れたものである。 Δθ＝１／ｒ｛（Ｔ−Ｔ0）／ｋf＋Ｌ（ε−ε0）｝ ・・・（２）For the correction in the example of FIG. 4, the following equation (2) is used instead of the above equation (1). The formula (2) is obtained by performing the same calculation as the formula (1). Δθ = 1 / r {(T−T 0 ) / k f + L (ε−ε 0 )} (2)
【００３０】上記各実施例では、直動手段としてワイヤ
１４を用いていたが、本発明はそれに限定されるもので
はなく、例えば、伸びの少ない金属またはプラスチック
等からなる帯状のフィルムをワイヤ１４の代わりに用い
てもよいし、さらには回転軸１０の回転をラックとピニ
オンなどの動力伝達機構を用いて直線運動に転換し、ワ
イヤ１４の代替としてもよい。また、被測定物はステッ
ピングモータを始めとするモータに限らず、回転軸を有
する物品や装置であればいずれも測定対象となりうる。In each of the above-mentioned embodiments, the wire 14 is used as the linear moving means, but the present invention is not limited to this. For example, a strip-shaped film made of metal or plastic having a small elongation is used for the wire 14. Alternatively, the rotation of the rotary shaft 10 may be converted into a linear motion by using a power transmission mechanism such as a rack and a pinion, and the wire 14 may be replaced. The object to be measured is not limited to a motor such as a stepping motor, and any object or device having a rotating shaft can be a measurement target.
【００３１】[0031]
【実験例】図３に示した装置を実際に試作し、小型ステ
ッピングモータ（ステップ角度４５゜、コイル二相型、
駆動電圧２Ｖ）について静止トルク測定を行った。図７
は、ステッピングモータのＡＢ両相に１，２，３または
４Ｖの直流電圧をそれぞれ印可し、ロータを磁力で固定
した状態で静止トルクを測定した結果である。一方、図
８は、同規格の別のステッピングモータについて同じ測
定を行った結果である。このように、同一規格のステッ
ピングモータにおいても、静止トルクの波形に差がある
ことが判った。さらに、４Ｖにおいても磁気飽和は生じ
ていないことが判明した。[Experimental example] The device shown in Fig. 3 was actually prototyped, and a small stepping motor (step angle 45 °, coil two-phase type,
A static torque measurement was performed for a driving voltage of 2V). Figure 7
Is a result of measuring the static torque in a state where the DC voltage of 1, 2, 3 or 4V was applied to both AB phases of the stepping motor, and the rotor was fixed by magnetic force. On the other hand, FIG. 8 shows the result of performing the same measurement on another stepping motor of the same standard. As described above, it was found that the stepping motors of the same standard have different static torque waveforms. Further, it was found that magnetic saturation did not occur even at 4V.
【００３２】次に、図９は、別規格の市販の小型ステッ
ピングモータ（ステップ角度４５゜、コイル二相型、駆
動電圧５Ｖ）について、無励磁、Ａ相のみ３Ｖで励磁、
Ｂ相のみ３Ｖで励磁、およびＡＢ両相を３Ｖで励磁した
場合のそれぞれについて測定を行い、静止トルクの波形
差を調べた。グラフから明らかなように、ＡＢ相で波形
が顕著に異なることが判った。Next, FIG. 9 shows a commercially available small stepping motor of another standard (step angle 45 °, coil two-phase type, drive voltage 5V), which is not excited and only A-phase is excited by 3V.
Measurements were made for the case where only phase B was excited at 3V and both phases AB were excited at 3V, and the waveform difference of the static torque was examined. As is clear from the graph, it was found that the waveform was significantly different in the AB phase.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る静止トルク測定装置または請求項７に係る静止ト
ルク測定方法では、静止トルクを測定すべき被測定物の
回転軸の回転に連動して直線運動する直動手段の一端
を、錘により常に一定荷重で牽引しつつ、移動手段によ
って、張力測定手段および被測定物の少なくとも一方
を、これらが接近離間する方向に移動させる。その過程
において、張力測定手段により直動手段にかかる張力を
測定することにより、回転軸の回転角度と静止トルクと
の関係を高い分解能を以て正確に記録することが可能で
ある。As described above, according to the first aspect of the present invention.
In the static torque measuring device according to claim 7 or the static torque measuring method according to claim 7, one end of the linearly moving means that linearly moves in association with the rotation of the rotation axis of the object to be measured whose static torque is to be measured is constantly fixed by a weight. While being pulled by the load, the moving means moves at least one of the tension measuring means and the object to be measured in a direction in which they approach and separate from each other. By measuring the tension applied to the linear motion means by the tension measuring means in the process, it is possible to accurately record the relationship between the rotation angle of the rotary shaft and the stationary torque with high resolution.
【００３４】また、請求項２に係る静止トルク測定装置
または請求項８に係る静止トルク測定方法では、静止ト
ルクを測定すべき被測定物の回転軸の回転に連動して直
線運動する直動手段の一端を、錘により常に一定荷重で
牽引しつつ、回転手段によって、被測定物をその回転軸
回りに回転させながら、張力測定手段により直動手段に
かかる張力を測定することにより、上記同様の効果が得
られる。Further, in the static torque measuring device according to the second aspect or the static torque measuring method according to the eighth aspect, the linear moving means which linearly moves in association with the rotation of the rotary shaft of the object to be measured whose static torque is to be measured. While pulling one end of the object with a constant weight at all times while rotating the object to be measured around its axis of rotation by the rotating means, the tension measuring means measures the tension applied to the linear moving means. The effect is obtained.
【図１】本発明に係る静止トルク測定装置の一実施例を
示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a static torque measuring device according to the present invention.
【図２】本発明の第２実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明における回転角度補正方法を説明するた
めの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a rotation angle correction method according to the present invention.
【図６】ワイヤの伸び量と、ワイヤにかかる荷重の関係
の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the amount of wire elongation and the load applied to the wire.
【図７】本発明の実験例で測定されたステッピングモー
タの静止トルクと回転角度の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a relationship between a stationary torque and a rotation angle of a stepping motor measured in an experimental example of the present invention.
【図８】本発明の実験例で測定されたステッピングモー
タの静止トルクと回転角度の関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a stationary torque and a rotation angle of a stepping motor measured in an experimental example of the present invention.
【図９】本発明の実験例で測定されたステッピングモー
タの静止トルクと回転角度の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a stationary torque and a rotation angle of a stepping motor measured in an experimental example of the present invention.
１ 基台 ２ リニアアクチュエータ（移動手段） ４ 歪みゲージ（張力測定手段） ６ 測定端子 ８ モータ（被測定物） １０ 回転軸 １２ プーリ １４ ワイヤ（直動手段） １６ 錘 １８ 増幅器 ２０，２６ 表示装置 ２２ 制御部 ２４ トルク計算部 ２８ 位置センサ ３０ 位置補正部（補正量計算手段） ３２，４０ 角度計算部（角度計算手段） ３４ 出力装置 ３６ 回転エンコーダ ４２ 角度補正部（補正量計算手段） ４６ 回転機構（回転手段） ４４ 加算部（角度計算手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Linear actuator (moving means) 4 Strain gauge (tension measuring means) 6 Measuring terminal 8 Motor (object to be measured) 10 Rotating shaft 12 Pulley 14 Wire (linear moving means) 16 Weight 18 Amplifier 20, 26 Display device 22 Control unit 24 Torque calculation unit 28 Position sensor 30 Position correction unit (correction amount calculation unit) 32, 40 Angle calculation unit (angle calculation unit) 34 Output device 36 Rotation encoder 42 Angle correction unit (correction amount calculation unit) 46 Rotation mechanism ( Rotating means) 44 Adder (angle calculating means)
Claims (8)
の回転に連動してその長手方向に直線運動する直動手段
と、この直動手段の一端を常に一定荷重で牽引する錘
と、前記直動手段の他端に連結されて直動手段にかかる
張力を測定する張力測定手段と、前記張力測定手段およ
び前記被測定物の少なくとも一方を、これらが接近離間
する方向に移動させる移動手段とを具備することを特徴
とする静止トルク測定装置。1. A linear moving means which linearly moves in the longitudinal direction in association with the rotation of a rotary shaft of an object whose static torque is to be measured, and a weight which always pulls one end of the linear moving means with a constant load. , A tension measuring means connected to the other end of the linear moving means for measuring the tension applied to the linear moving means, and a movement for moving at least one of the tension measuring means and the measured object in a direction in which they approach and separate. A static torque measuring device comprising:
の回転に連動してその長手方向に直線運動する直動手段
と、この直動手段の一端を常に一定荷重で牽引する錘
と、前記直動手段の他端に連結されて直動手段にかかる
張力を測定する張力測定手段と、前記被測定物を前記回
転軸回りに回転させる回転手段とを具備することを特徴
とする静止トルク測定装置。2. A linear moving means that linearly moves in the longitudinal direction in association with the rotation of a rotary shaft of an object whose static torque is to be measured, and a weight that always pulls one end of the linear moving means with a constant load. A stationary unit comprising: a tension measuring unit connected to the other end of the linear moving unit to measure a tension applied to the linear moving unit; and a rotating unit rotating the object to be measured around the rotation axis. Torque measuring device.
軸にその途中部を巻回されたワイヤ状または帯状の可撓
性部材であることを特徴とする請求項１または２記載の
静止トルク測定装置。3. The linear moving means is a wire-shaped or strip-shaped flexible member having a middle portion wound around the rotary shaft of the object to be measured. Static torque measuring device.
とを特徴とする請求項１，２または３記載の静止トルク
測定装置。4. The static torque measuring device according to claim 1, wherein the tension measuring means is a strain gauge.
測定手段および前記被測定物間の距離変化量から計算さ
れる前記回転軸の理論的回転角度と実際の回転角度との
ずれを計算する補正量計算手段と、この補正量計算手段
の出力を用いて前記理論的回転角度を補正することによ
り実際の回転角度を算出する角度計算手段とを具備する
ことを特徴とする請求項１記載の静止トルク測定装置。5. A deviation between a theoretical rotation angle of the rotary shaft and an actual rotation angle calculated from the amount of change in distance between the tension measuring means and the object to be measured is calculated based on the output of the tension measuring means. The correction amount calculation means and the angle calculation means for calculating the actual rotation angle by correcting the theoretical rotation angle using the output of the correction amount calculation means. Stationary torque measuring device.
コーダを具備することを特徴とする請求項１記載の静止
トルク測定装置。6. The static torque measuring device according to claim 1, further comprising a rotary encoder that measures a rotation angle of the rotary shaft.
に、この回転軸の回転に連動してその長手方向に直線運
動される直動手段を取り付け、この直動手段の一端を常
に一定荷重で牽引する錘を設け、前記直動手段の他端に
直動手段にかかる張力を測定する張力測定手段を連結
し、前記張力測定手段および前記被測定物の少なくとも
一方を、これらを接近離間する方向に移動させつつ、前
記張力測定手段により前記直動手段にかかる張力を測定
することを特徴とする静止トルク測定方法。7. A linear moving means, which is linearly moved in the longitudinal direction in association with the rotation of the rotary shaft, is attached to the rotary shaft of the object to be measured for static torque, and one end of the direct moving means is always provided. A weight for pulling with a constant load is provided, a tension measuring means for measuring the tension applied to the linear moving means is connected to the other end of the linear moving means, and at least one of the tension measuring means and the object to be measured is brought close to them. A static torque measuring method, characterized in that the tension applied to the linearly moving means is measured by the tension measuring means while moving in a separating direction.
に、この回転軸の回転により直線運動される直動手段を
取り付け、この直動手段の一端を常に一定荷重で牽引す
る錘を設け、前記直動手段の他端に直動手段にかかる張
力を測定する張力測定手段を連結し、前記被測定物を前
記回転軸回りに回転させつつ、前記張力測定手段により
前記直動手段にかかる張力を測定することを特徴とする
静止トルク測定方法。8. A linear moving means, which is linearly moved by the rotation of the rotary shaft, is attached to a rotary shaft of an object to be measured for static torque, and a weight for pulling one end of the direct moving means at a constant load at all times. A tension measuring means for measuring the tension applied to the linear moving means is connected to the other end of the linear moving means, and while rotating the measured object around the rotation axis, the tension measuring means causes the linear moving means to move. A static torque measuring method characterized by measuring such tension.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15113894A JPH0815061A (en) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | Device and method for measurement of stationary torque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15113894A JPH0815061A (en) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | Device and method for measurement of stationary torque |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815061A true JPH0815061A (en) | 1996-01-19 |
Family
ID=15512203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15113894A Withdrawn JPH0815061A (en) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | Device and method for measurement of stationary torque |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815061A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017037046A (en) * | 2015-08-13 | 2017-02-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Torque calibration device using electromagnetic force and torque calibration method |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP15113894A patent/JPH0815061A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017037046A (en) * | 2015-08-13 | 2017-02-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Torque calibration device using electromagnetic force and torque calibration method |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |