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JP7603537B2 - Torque Meters and Measurement Systems - Google Patents

Torque Meters and Measurement Systems Download PDF

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JP7603537B2
JP7603537B2 JP2021105105A JP2021105105A JP7603537B2 JP 7603537 B2 JP7603537 B2 JP 7603537B2 JP 2021105105 A JP2021105105 A JP 2021105105A JP 2021105105 A JP2021105105 A JP 2021105105A JP 7603537 B2 JP7603537 B2 JP 7603537B2
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disk portion
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torque meter
bolt
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徹 宮田
定 袈裟丸
洋司 小田
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Ono Sokki Co Ltd
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Ono Sokki Co Ltd
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Description

本発明は、回転軸によって伝達されるトルクを計測する技術に関するものである。 The present invention relates to a technology for measuring the torque transmitted by a rotating shaft.

回転軸によって伝達されるトルクを計測する技術としては、図9aに示すトルク計9が知られている(たとえば、特許文献1)。
図9aはトルク計9の一部を切り欠いた側面図であり、斜線のハッチングを施した部分が切り欠いた後の断面を表す。
図示するように、このトルク計9は、中空の円筒形状の中空体部91の軸方向の一端に駆動側フランジ部92を設け、他端に負荷側フランジ部93を設けたものである。中空体部91の軸方向の中央部は肉薄に形成されており、中空体部91の内周面の肉薄部分にひずみゲージ94が固定されている。
As a technique for measuring the torque transmitted by a rotating shaft, a torque meter 9 shown in FIG. 9a is known (for example, see Patent Document 1).
FIG. 9a is a side view of the torque meter 9 with a part cut away, and the hatched portion represents the cross section after cutting away.
As shown in the figure, the torque meter 9 has a drive side flange 92 at one axial end of a hollow cylindrical body 91, and a load side flange 93 at the other axial end. The central portion of the hollow body 91 in the axial direction is thin-walled, and a strain gauge 94 is fixed to the thin-walled portion of the inner peripheral surface of the hollow body 91.

図9bに示すように、トルク計9の駆動側フランジ部92には、駆動側の回転軸100のフランジ101がボルトによって締結され、負荷側フランジ部93には負荷側の回転軸110のフランジ111がボルトによって締結される。 As shown in FIG. 9b, the flange 101 of the drive side rotating shaft 100 is fastened to the drive side flange portion 92 of the torque meter 9 by bolts, and the flange 111 of the load side rotating shaft 110 is fastened to the load side flange portion 93 by bolts.

このようなトルク計9において、駆動側の回転軸100と負荷側の回転軸110との間で伝達されるトルクが、中空体部91の内周面の肉薄部分の歪みとしてひずみゲージ94によって計測される。 In such a torque meter 9, the torque transmitted between the drive side rotating shaft 100 and the load side rotating shaft 110 is measured by the strain gauge 94 as the distortion of the thin-walled portion of the inner surface of the hollow body portion 91.

特開2005-321335号公報JP 2005-321335 A

図9a、bに示したトルク計9を実際に適用する場合、フランジ101と駆動側フランジ部92との締結と、フランジ111と負荷側フランジ部93との締結作業の双方が一方の回転軸側から行えなければならないときがある。 When the torque meter 9 shown in Figures 9a and 9b is actually used, there are times when both the fastening operation between the flange 101 and the drive side flange portion 92 and the fastening operation between the flange 111 and the load side flange portion 93 must be performed from one of the rotating shaft sides.

たとえば、図9a、bに示したトルク計9を、負荷側の回転軸110に負荷を加える装置の近くに配置する場合、回転軸110側に締結の作業に必要なスペースがなくなるので、駆動側の回転軸100側から、フランジ111と負荷側フランジ部93との締結と、フランジ101と駆動側フランジ部92との締結の双方を行えなければならない。 For example, if the torque meter 9 shown in Figures 9a and 9b is placed near a device that applies a load to the load-side rotating shaft 110, there will be no space on the rotating shaft 110 side required for fastening work, so it will be necessary to fasten both the flange 111 to the load-side flange portion 93 and the flange 101 to the drive-side flange portion 92 from the drive-side rotating shaft 100 side.

図9c1に示すように、駆動側の回転軸100側から、駆動側フランジ部92に設けた孔921を通過させたボルトで、フランジ111と負荷側フランジ部93とを連結した上で、図9c2に示すように、駆動側フランジ部92とフランジ101をボルトで連結する構造とすれば、駆動側の回転軸100側のみから、フランジ111と負荷側フランジ部93との締結と、フランジ101と駆動側フランジ部92との締結の双方を行うことができる。 As shown in Figure 9c1, by connecting the flange 111 and the load side flange portion 93 with a bolt passing through a hole 921 in the drive side flange portion 92 from the drive side rotating shaft 100 side, and then connecting the drive side flange portion 92 and the flange 101 with a bolt as shown in Figure 9c2, it is possible to fasten both the flange 111 and the load side flange portion 93 and the flange 101 and the drive side flange portion 92 only from the drive side rotating shaft 100 side.

このような構造とすると、フランジ101と駆動側フランジ部92とを連結するボルトと、フランジ111と負荷側フランジ部93とを連結するボルトとを軸方向に見て重なる位置に配置することができなくなり、フランジ101と駆動側フランジ部92との連結の形態と、フランジ111と負荷側フランジ部93との連結の形態が非対称となる。 With this structure, it is no longer possible to position the bolts connecting the flange 101 and the drive side flange portion 92 and the bolts connecting the flange 111 and the load side flange portion 93 in overlapping positions when viewed in the axial direction, and the connection form between the flange 101 and the drive side flange portion 92 and the connection form between the flange 111 and the load side flange portion 93 become asymmetric.

この非対称性がトルク計の計測誤差を生じさせる要因となっていた。
本発明は、2つの回転軸の間に配置される、各回転軸との連結作業を一方の回転軸側から行えるトルク計において、より誤差を低減した高精度なトルク計測を行うことを課題とする。
This asymmetry was a factor that caused measurement errors in the torque meter.
An object of the present invention is to provide a torque meter that is disposed between two rotating shafts and allows connection work with each rotating shaft to be performed from one of the rotating shafts, and that can perform highly accurate torque measurement with reduced error.

前記課題達成のために、本発明は、トルクを検出するトルク計に、第1回転シャフトのフランジである第1フランジとボルトで連結される第1円盤部と、第2回転シャフトのフランジである第2フランジとボルトで連結される第2円盤部と、前記第1円盤部と前記第2円盤部を連結する、中空の起歪部と、前記起歪部の内周面に固定されたひずみゲージとを備え、前記第1円盤部に、周方向に配列された、前記第1フランジと当該第1円盤部を連結するボルトが通されるn個(但し、nは複数)のボルト孔を設け、前記第2円盤部に、前記n個のボルト孔の各々と当該トルク計の軸方向に見て重なる位置に設けられた、前記第1フランジと前記第1円盤部を連結するボルトを通過させるためのn個の貫通孔と、周方向に配列された、前記第2フランジと当該第2円盤部を連結するボルトが螺合されるm個(但し、mは複数)のネジ穴とを設けたものである。ここで、当該トルク計の軸回りに一方向に進む角度を位相角として、前記各ネジ穴は、前記ボルト孔と位相角が異なる位置に設けられており、前記ひずみゲージは、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ボルト孔と当該ひずみゲージとの位相角の差と、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ネジ穴と当該ひずみゲージとの位相角の差とが等しくなる位置に配置されている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a torque meter for detecting torque, the torque meter comprising a first disk portion connected by a bolt to a first flange, which is the flange of a first rotating shaft, a second disk portion connected by a bolt to a second flange, which is the flange of a second rotating shaft, a hollow strain-flexing portion connecting the first disk portion to the second disk portion, and a strain gauge fixed to the inner peripheral surface of the strain-flexing portion, the first disk portion being provided with n (where n is multiple) bolt holes arranged in the circumferential direction through which bolts connecting the first flange to the first disk portion are passed, the second disk portion being provided with n through holes arranged at positions overlapping with each of the n bolt holes when viewed in the axial direction of the torque meter, for passing bolts connecting the first flange to the first disk portion, and m (where m is multiple) screw holes arranged in the circumferential direction through which bolts connecting the second flange to the second disk portion are screwed. Here, the angle moving in one direction around the axis of the torque meter is defined as the phase angle, and each screw hole is provided at a position with a different phase angle from the bolt hole, and the strain gauge is positioned so that the difference in phase angle between the bolt hole whose phase angle is closest to the strain gauge and the strain gauge is equal to the difference in phase angle between the screw hole whose phase angle is closest to the strain gauge and the strain gauge.

このようなトルク計において、前記mを前記nと等しい数とし、前記n個のボルト孔は、360/n°の位相角間隔で配列し、前記n個のネジ穴は、360/n°の位相角間隔で配列してよい。この場合、前記n個のネジ穴と前記n個のボルト孔とは360/2n°位相角を異ならせ、前記ひずみゲージは、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ボルト孔と、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ネジ穴の双方と360/4n°位相角が異なる位置に配置する。 In such a torque meter, m may be equal to n, the n bolt holes may be arranged at phase angle intervals of 360/n°, and the n screw holes may be arranged at phase angle intervals of 360/n°. In this case, the n screw holes and the n bolt holes are arranged at a phase angle difference of 360/2n°, and the strain gauge is arranged at a position where the phase angle differs by 360/4n° from both the bolt hole whose phase angle is closest to the strain gauge and the screw hole whose phase angle is closest to the strain gauge.

この場合、トルク計に前記ひずみゲージをn個備え、前記n個のひずみゲージを、360/n°の位相角間隔で、前記n個のボルト孔と360/4n°位相角を異ならせて配列してもよい。 In this case, the torque meter may be provided with n strain gauges, and the n strain gauges may be arranged at phase angle intervals of 360/n° and with a phase angle difference of 360/4n° from the n bolt holes.

以上のトルク計は、前記第1フランジが連結されたときに前記第1フランジと対向する前記第1円盤部の面の、前記ボルト孔の周囲の領域のうちの少なくとも一部の部分を、前記第1フランジが連結された状態において、当該第1円盤部と前記第1フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第1フランジ方向に突出した形状とし、前記第2フランジが連結されたときに前記第2フランジと対向する前記第2円盤部の面の、前記ネジ穴の周囲の領域のうちの少なくとも一部の部分を、前記第2フランジが連結された状態において、当該第2円盤部と前記第2フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第2フランジ方向に突出した形状としてもよい。 In the torque meter described above, at least a portion of the area around the bolt hole on the surface of the first disk portion that faces the first flange when the first flange is connected may be shaped to protrude in the direction of the first flange so that the only place where the first disk portion and the first flange abut in the axial direction when the first flange is connected is the only part where the first disk portion and the first flange abut, and at least a portion of the area around the screw hole on the surface of the second disk portion that faces the second flange when the second flange is connected may be shaped to protrude in the direction of the second flange so that the only place where the second disk portion and the second flange abut in the axial direction is the only part where the second disk portion and the second flange abut in the axial direction when the second flange is connected.

併せて本発明は、トルク計と、前記第1フランジを備えた前記第1回転シャフトと、前記第2フランジを備えた前記第2回転シャフトとを備えた計測システムを提供する。
このような計測システムは、前記第1フランジと前記第1円盤部とが、前記ボルト孔の周囲の領域のみで軸方向に当接し、前記第2フランジと前記第2円盤部とが、前記ネジ穴の周囲の領域のみで軸方向に当接するように構成してよい。
または、このような計測システムに、前記第1フランジと前記第1円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第1フランジと前記第1円盤部との間に配置された、軸方向に見て前記ボルト孔の周囲の領域において、一方の端面が前記第1円盤部に軸方向に当接し他方の端面が前記第1フランジに軸方向に当接している第1部材と、前記第2フランジと前記第2円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第2フランジと前記第2円盤部との間に配置された、軸方向に見て前記ネジ穴の周囲の領域において、一方の端面が第2フランジに軸方向に当接し他方の端面が前記第2円盤部に軸方向に当接している第2部材と、のうちの少なくとも一方を備えてもよい。
The present invention also provides a measurement system comprising a torque meter, the first rotatable shaft having the first flange, and the second rotatable shaft having the second flange.
Such a measurement system may be configured such that the first flange and the first disk portion abut in the axial direction only in the area surrounding the bolt hole, and the second flange and the second disk portion abut in the axial direction only in the area surrounding the screw hole.
Alternatively, such a measurement system may include at least one of a first member, which is arranged between the first flange and the first disk portion so that the first flange and the first disk portion do not directly abut in the axial direction, and has one end face axially abutting the first flange and the other end face axially abutting the first flange in the area around the bolt hole when viewed in the axial direction, and a second member, which is arranged between the second flange and the second disk portion so that the second flange and the second disk portion do not directly abut in the axial direction, and has one end face axially abutting the second flange and the other end face axially abutting the second flange in the area around the screw hole when viewed in the axial direction.

これらのトルク計や計測システムによれば、第1回転シャフトの第1フランジと第2回転シャフトの第2フランジ双方のトルク計への連結作業を第2回転シャフト側から行うことができると共に、第1フランジから働く誤差の要因となる力と第2フランジから働く誤差の要因となる力とをバランスさせ、ひずみゲージによる歪みの計測誤差や状態の変化に伴う計測誤差の変化を低減できる。 With these torque meters and measurement systems, the first flange of the first rotating shaft and the second flange of the second rotating shaft can both be connected to the torque meter from the second rotating shaft side, and the forces acting from the first flange that cause errors and the forces acting from the second flange that cause errors can be balanced, reducing strain measurement errors by strain gauges and changes in measurement errors due to changes in condition.

本発明によれば、2つの回転軸の間に配置される、各回転軸との連結作業を一方の回転軸側から行えるトルク計において、より誤差を低減した高精度なトルク計測を行うことができる。 According to the present invention, a torque meter that is placed between two rotating shafts and allows connection to each rotating shaft to be performed from one of the rotating shafts can perform highly accurate torque measurement with reduced error.

本発明の実施形態に係るトルク測定装置、計測システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a torque measuring device and a measurement system according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るトルク計を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a torque meter according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトルク測定装置の回転検出の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration for detecting rotation of a torque measuring device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトルク計への回転シャフトの連結構造を示す図である。1 is a diagram showing a structure for connecting a rotating shaft to a torque meter according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るトルク計のボルト孔とネジ穴の周辺を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the periphery of a bolt hole and a screw hole of the torque meter according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るひずみゲージとその配置を示す図である。1 is a diagram showing a strain gauge and its arrangement according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る歪検出回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a distortion detection circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトルク計の他の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of the configuration of a torque meter according to an embodiment of the present invention. 公知のトルク計を示す図である。FIG. 1 shows a known torque meter.

本発明の実施形態について説明する。
図1aに本実施形態に係るトルク測定装置の構成を示す。
図1aにおいて、図1a1はトルク測定装置の正面図を、図1a2はトルク測定装置の側面図を、図1a3はトルク測定装置の背面図を表す。
図示するように、トルク測定装置は、トルク計1とステータ2より構成され、ステータ2は、円環状のリング部21を備えている。
トルク測定装置を用いて、たとえば、図1bに示すような計測システムが構成される。
図1bの計測システムにおいて、トルク計1の正面側には第1回転シャフト3の端部に設けられたフランジである第1フランジ31が連結され、トルク計1の背面側には第2回転シャフト4の端部に設けられたフランジである第2フランジ41が連結されている。第2回転シャフト4は、エンジンや電気モータ等の駆動装置6によって回転駆動され、第1回転シャフト3はダイナモメータ等の負荷装置5に連結されており、トルク測定装置は第1回転シャフト3と第2回転シャフト4との間で働くトルクを測定する。ただし、第2回転シャフト4を負荷装置5に連結し、第1回転シャフト3を駆動装置6によって回転駆動する構成とすることもできる。
An embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1a shows the configuration of a torque measuring device according to this embodiment.
In FIG. 1a, FIG. 1a1 shows a front view of the torque measuring device, FIG. 1a2 shows a side view of the torque measuring device, and FIG. 1a3 shows a rear view of the torque measuring device.
As shown in the figure, the torque measuring device is composed of a torque meter 1 and a stator 2 , and the stator 2 has an annular ring portion 21 .
Using the torque measuring device, for example, a measurement system as shown in FIG. 1b is constructed.
1b, a first flange 31 which is a flange provided at an end of a first rotating shaft 3 is connected to the front side of the torque meter 1, and a second flange 41 which is a flange provided at an end of a second rotating shaft 4 is connected to the rear side of the torque meter 1. The second rotating shaft 4 is rotated by a driving device 6 such as an engine or an electric motor, the first rotating shaft 3 is connected to a load device 5 such as a dynamometer, and the torque measuring device measures the torque acting between the first rotating shaft 3 and the second rotating shaft 4. However, it is also possible to configure the second rotating shaft 4 to be connected to the load device 5, and the first rotating shaft 3 to be rotated by the driving device 6.

計測システムにおいて、トルク計1は、ステータ2のリング部21と非接触な態様で、一部がリング部21の中空内に位置するように、トルク計1に連結した第1回転シャフト3と第2回転シャフト4によって支持される。 In the measurement system, the torque meter 1 is supported by a first rotating shaft 3 and a second rotating shaft 4 connected to the torque meter 1 so that a portion of the torque meter 1 is positioned within the hollow of the ring portion 21 of the stator 2 in a non-contact manner.

ステータ2のリング部21は、ワイヤレス給電の送電用コイルとワイヤレス通信アンテナを兼ねるワンターンのコイルを形成しており、ステータ2は、トルク計1へのワイヤレス送電と、トルク計1とのワイヤレス通信を行うことができる。 The ring portion 21 of the stator 2 forms a one-turn coil that functions both as a power transmission coil for wireless power supply and as a wireless communication antenna, and the stator 2 can transmit power wirelessly to the torque meter 1 and communicate wirelessly with the torque meter 1.

次に、図2にトルク計1の構成を示す。
図2a1にトルク計1の正面図を、図2a2にトルク計1の側面図を、図2a3にトルク計1の背面図を示す。
また、図2a1、a3に示すように、0°から360°まで正面からみて時計まわりに進むトルク計1の位相角を定義するものとして、図2bに、図2a1に示す位相角0°の切断線A-Aによる断面図を示す。ここで、iを0から7までの整数として、位相角0+(45×i)°の切断線による断面は図2bと同様である。
Next, the configuration of the torque meter 1 is shown in FIG.
2a1 shows a front view of the torque meter 1, FIG. 2a2 shows a side view of the torque meter 1, and FIG. 2a3 shows a rear view of the torque meter 1.
As shown in Figures 2a1 and 2a3, the phase angle of the torque meter 1 is defined as proceeding clockwise from 0° to 360° as viewed from the front. Figure 2b shows a cross-sectional view taken along the cutting line A-A at a phase angle of 0° shown in Figure 2a1. Here, where i is an integer from 0 to 7, the cross-section taken along the cutting line at a phase angle of 0+(45xi)° is the same as Figure 2b.

また、図2cに、図2a3に示す位相角22.5°の切断線B-Bによる断面図をを示す。ここで、位相角22.5+(45×i)°の切断線による断面は図2cと同様である。
また、図2dに、図2a3に示す位相角11.25°の切断線C-Cによる断面図を示す。ここで、位相角11.25+(45×i)°の切断線による断面は図2dと同様である。
各図に示すように、トルク計1は、中空の円筒形状の起歪部11と、起歪部11の正面側にフランジ状に設けた、中央孔のある円盤形状の第1円盤部12と、起歪部11の背面側にフランジ状に設けた、中央孔のある円盤形状の第2円盤部13と、第2円盤部13の外周面に設けられた補助フランジ14を有する。
2c shows a cross-sectional view taken along line B-B at a phase angle of 22.5° shown in FIG. 2a3, where the cross-section taken along the line at a phase angle of 22.5+(45×i)° is the same as FIG. 2c.
Also, Fig. 2d shows a cross-sectional view taken along line CC at a phase angle of 11.25° shown in Fig. 2a3, where the cross-section taken along the line at a phase angle of 11.25+(45xi)° is the same as Fig. 2d.
As shown in each figure, the torque meter 1 has a hollow cylindrical strain-flexing part 11, a disk-shaped first disk portion 12 with a central hole and provided in the form of a flange on the front side of the strain-flexing part 11, a disk-shaped second disk portion 13 with a central hole and provided in the form of a flange on the back side of the strain-flexing part 11, and an auxiliary flange 14 provided on the outer peripheral surface of the second disk portion 13.

また、起歪部11の軸方向についての中央の部分は歪み易いように肉薄に形成されており、図2dに示すように、この肉薄部分の位相角11.25+(45×i)°の位置にひずみゲージ15が固定されている。 The central portion of the strain-generating portion 11 in the axial direction is made thin so that it can be easily deformed, and as shown in Figure 2d, a strain gauge 15 is fixed at a phase angle of 11.25 + (45 x i)° in this thin portion.

第1円盤部12は、周に沿って等位相角間隔で配置された8個のボルト孔121を有し、各ボルト孔121は位相角0+(45×i)°の位置に設けられている。
第2円盤部13は、周に沿って等位相角間隔で配置された8個のネジ穴131を有し、各ネジ穴131は位相角22.5+(45×i)°の位置に設けられている。また、各ネジ穴131の中心軸の径方向の位置は、第1円盤部12のボルト孔121の中心軸の径方向の位置と等しい。
The first disk portion 12 has eight bolt holes 121 spaced at equal phase angle intervals along the circumference, and each bolt hole 121 is provided at a position of a phase angle of 0+(45×i)°.
The second disk portion 13 has eight screw holes 131 spaced at equal phase angle intervals along the circumference, with each screw hole 131 positioned at a phase angle of 22.5+(45×i)°. The radial position of the central axis of each screw hole 131 is equal to the radial position of the central axis of the bolt hole 121 of the first disk portion 12.

また、第2円盤部13は、周に沿って等位相角間隔で配置された8個の貫通孔132を有し、各貫通孔132は位相角0+(45×i)°の位置に、中心軸が軸方向に見て第1円盤部12のボルト孔121の中心軸と重なるように配置されている。また、各貫通孔132の穴径は、ボルトが軸方向に貫通孔132を通過できる穴径に設定されている。 The second disk portion 13 has eight through holes 132 spaced at equal phase angle intervals around the circumference, with each through hole 132 positioned at a phase angle of 0+(45×i)° so that its central axis overlaps with the central axis of the bolt hole 121 of the first disk portion 12 when viewed in the axial direction. The hole diameter of each through hole 132 is set to a diameter that allows a bolt to pass through the through hole 132 in the axial direction.

第1円盤部12の外周端部には、ワイヤレス給電の受電用コイルとワイヤレス通信アンテナを兼ねるコイル16が巻き回されている。
ここで、図1aに示すように、第1円盤部12は、ステータ側コイルを収容したステータ2のリング部21の中空内にリング部21と同軸状に配置されており、トルク計1は、第1円盤部12の外周端部に巻き回されたコイル16を介してステータ2からワイヤレスで電力を受けることができると共に、ステータ2とのワイヤレス通信を行うことができる。
A coil 16 that serves as both a power receiving coil for wireless power supply and a wireless communication antenna is wound around the outer circumferential end of the first disk portion 12 .
Here, as shown in FIG. 1a, the first disk portion 12 is disposed coaxially within the hollow of the ring portion 21 of the stator 2 which houses the stator side coil, and the torque meter 1 can wirelessly receive power from the stator 2 via the coil 16 wound around the outer peripheral end of the first disk portion 12, and can communicate with the stator 2 wirelessly.

トルク計1は、ひずみゲージ15を用いて構成した歪検出回路を備えており、歪検出回路は、コイル16に給電された電力を用いて起歪部11の歪みを検出し、歪検出回路で検出された歪みはコイル16を介してワイヤレス通信によってステータ2に送信される。 The torque meter 1 is equipped with a strain detection circuit configured using a strain gauge 15. The strain detection circuit detects the strain of the strain generating part 11 using power supplied to the coil 16, and the strain detected by the strain detection circuit is transmitted to the stator 2 by wireless communication via the coil 16.

第2円盤部13の外周面に設けられた補助フランジ14を用いて、図3aの側面図、図3bの背面図に示すように、回転検出に用いる円環形状の歯車17をトルク計1に装備することができる。歯車17を用いて、回転検出を行う場合、ステータ2に、歯車17の歯の通過に伴う磁気的変化を検出する磁気センサ22を設け、磁気センサ22の出力からトルク計1の回転角や回転速度を算定する。ただし、歯車17に代えて、周方向にスリットを並べた円環形状の円板を、補助フランジ14を用いてトルク計1に装備し、ステータ2に、磁気センサ22に代えて、スリットの通過に伴う光学的変化を検出する光学センサを設け、光学センサの出力からトルク計1の回転角や回転速度を算定してもよい。 As shown in the side view of FIG. 3a and the rear view of FIG. 3b, the torque meter 1 can be equipped with a ring-shaped gear 17 used for rotation detection, using the auxiliary flange 14 provided on the outer peripheral surface of the second disk portion 13. When rotation detection is performed using the gear 17, a magnetic sensor 22 that detects magnetic changes accompanying the passage of the teeth of the gear 17 is provided on the stator 2, and the rotation angle and rotation speed of the torque meter 1 are calculated from the output of the magnetic sensor 22. However, instead of the gear 17, a ring-shaped disk with slits arranged in the circumferential direction may be provided on the torque meter 1 using the auxiliary flange 14, and instead of the magnetic sensor 22, an optical sensor that detects optical changes accompanying the passage of the slits may be provided on the stator 2, and the rotation angle and rotation speed of the torque meter 1 may be calculated from the output of the optical sensor.

次に、計測システム構成時の、負荷装置5に連結された第1回転シャフト3と駆動装置6によって回転駆動される第2回転シャフト4と、トルク計1との連結構造について説明する。 Next, we will explain the connection structure between the first rotating shaft 3 connected to the load device 5, the second rotating shaft 4 driven to rotate by the drive device 6, and the torque meter 1 when the measurement system is configured.

図4aに模式的に示すように、トルク計1の正面側には、第1回転シャフト3の端部の第1フランジ31が、トルク計1の背面側には第2回転シャフト4の端部の第2フランジ41が連結され、トルク計1はひずみゲージ15によって、第2回転シャフト4と第1回転シャフト3との間で伝達されるトルクを起歪部11の歪みとして検出する。 As shown diagrammatically in FIG. 4a, a first flange 31 at the end of a first rotating shaft 3 is connected to the front side of the torque meter 1, and a second flange 41 at the end of a second rotating shaft 4 is connected to the rear side of the torque meter 1. The torque meter 1 detects the torque transmitted between the second rotating shaft 4 and the first rotating shaft 3 as a strain in the strain-flexing part 11 using a strain gauge 15.

図4bの側面図に示すように、第1フランジ31のトルク計1への連結は、ボルトを用いて、第1円盤部12と第1フランジ31を締結することにより行い、第2フランジ41のトルク計1への連結は、ボルトを用いて、第2円盤部13と第2フランジ41を締結することにより行う。 As shown in the side view of FIG. 4b, the first flange 31 is connected to the torque meter 1 by fastening the first disk portion 12 and the first flange 31 with bolts, and the second flange 41 is connected to the torque meter 1 by fastening the second disk portion 13 and the second flange 41 with bolts.

第1回転シャフト3、第2回転シャフト4のトルク計1への連結は次の手順で行う。
まず、図4c1に示すように、背面側から第2円盤部13の貫通孔132を通過させたボルトを第1円盤部12のボルト孔121に通し、ボルト孔121に通したボルトを、第1回転シャフト3の第1フランジ31に設けられている連結用ネジ穴311に螺合することにより、第1円盤部12と第1フランジ31を締結する。
The first rotating shaft 3 and the second rotating shaft 4 are connected to the torque meter 1 in the following procedure.
First, as shown in Figure 4c1, a bolt is passed through the through hole 132 of the second disk portion 13 from the rear side and passed through the bolt hole 121 of the first disk portion 12, and the bolt passed through the bolt hole 121 is screwed into the connecting screw hole 311 provided in the first flange 31 of the first rotating shaft 3, thereby fastening the first disk portion 12 and the first flange 31.

次に、図4c2に示すように、第2回転シャフト4の第2フランジ41に設けられている連結用ボルト孔に通したボルトを、第2円盤部13のネジ穴131に螺合することにより、第2円盤部13と第2フランジ41を締結する。 Next, as shown in FIG. 4c2, the second disk portion 13 and the second flange 41 are fastened together by threading a bolt through a connecting bolt hole provided in the second flange 41 of the second rotating shaft 4 into the screw hole 131 of the second disk portion 13.

このように本実施形態に係るトルク計1は、第1フランジ31と第2フランジ41の双方のトルク計1に対する連結の作業を背面側から行うことができる。
次に、第1円盤部12のボルト孔121の周辺を正面側から斜視したようすを図5a1に模式的に示し、第1円盤部12のボルト孔121の断面を図5a2に模式的に示す。
第1円盤部12の正面側端面は、ボルト孔121の周辺を除き、軸方向を法線とする同じ平面を形成しているが、図示するように、ボルト孔121の周辺は、ボルト孔121を中央孔とする円環状に正面方向に向かって僅かに、ボルト孔121の周辺外の平面よりも突出している(凸となっている)。凸部の形状は例えば、ボルト孔121の直径はφ19、ボルト孔121の周辺の平面より突出している部分の高さは0.1mm、直径はφ29である。
In this manner, in the torque meter 1 according to this embodiment, the operation of connecting both the first flange 31 and the second flange 41 to the torque meter 1 can be performed from the rear side.
Next, FIG. 5a1 shows a schematic perspective view of the periphery of the bolt hole 121 of the first disk portion 12 as viewed from the front side, and FIG. 5a2 shows a schematic cross section of the bolt hole 121 of the first disk portion 12.
The front end face of the first disk portion 12 forms the same plane with the axial direction as the normal line, except for the periphery of the bolt hole 121, but as shown in the figure, the periphery of the bolt hole 121 protrudes (is convex) slightly toward the front in an annular shape with the bolt hole 121 as the central hole from the plane outside the periphery of the bolt hole 121. For example, the diameter of the bolt hole 121 is φ19, and the part protruding from the plane around the bolt hole 121 is 0.1 mm in height and has a diameter of φ29.

一方、第1回転シャフト3の第1フランジ31の第1円盤部12の正面側端面と対向する端面は平面に形成されている。
したがって、第1回転シャフト3をボルトでトルク計1に連結した状態において、第1円盤部12の、第1回転シャフト3の第1フランジ31と軸方向に当接する領域は、図5a3に灰色の塗りつぶしで示したボルト孔121の周辺の領域のみとなる。
On the other hand, the end face of the first flange 31 of the first rotating shaft 3 that faces the front end face of the first disk portion 12 is formed into a flat surface.
Therefore, when the first rotating shaft 3 is connected to the torque meter 1 with a bolt, the area of the first disk portion 12 that abuts axially with the first flange 31 of the first rotating shaft 3 is only the area around the bolt hole 121 shown in gray fill in Figure 5a3.

次に、第2円盤部13のネジ穴131の周辺を背面側から斜視したようすを図5b1に模式的に示し、第2円盤部13のネジ穴131の断面を図5b2に模式的に示す。
第2円盤部13の背面側端面は、ネジ穴131の周辺を除き、軸方向を法線とする同じ平面を形成しているが、図示するように、ネジ穴131の周辺は、ネジ穴131を中央孔とする円環状に背面方向に向かって僅かに、ネジ穴131の周辺外の平面よりも突出している(凸となっている)。凸部の形状は例えば、ネジ穴131はM18、ネジ穴131の周辺の平面より突出している部分の高さは0.1mm、直径はφ29である。
Next, FIG. 5b1 shows a schematic perspective view of the periphery of the screw hole 131 of the second disk portion 13 as viewed from the rear side, and FIG. 5b2 shows a schematic cross section of the screw hole 131 of the second disk portion 13.
The rear end face of the second disk portion 13 forms the same plane with the axial direction as a normal line, except for the periphery of the screw hole 131, but as shown in the figure, the periphery of the screw hole 131 protrudes (is convex) slightly toward the rear in a circular shape with the screw hole 131 as a central hole from the plane outside the periphery of the screw hole 131. For example, the shape of the convex portion is M18 for the screw hole 131, the height of the portion protruding from the plane around the screw hole 131 is 0.1 mm, and the diameter is φ29.

一方、第2回転シャフト4の第2フランジ41の第2円盤部13の正面側端面と対向する端面は平面に形成されている。
したがって、第2回転シャフト4をボルトでトルク計1に連結した状態において、第2円盤部13の、第2回転シャフト4の第2フランジ41と軸方向に当接する領域は、図5b3に灰色の塗りつぶしで示したネジ穴131の周辺の領域のみとなる。
On the other hand, the end face of the second flange 41 of the second rotating shaft 4 that faces the front end face of the second disk portion 13 is formed into a flat surface.
Therefore, when the second rotating shaft 4 is connected to the torque meter 1 with a bolt, the area of the second disk portion 13 that abuts axially with the second flange 41 of the second rotating shaft 4 is only the area around the screw hole 131 shown in gray fill in Figure 5b3.

このようなトルク計1によれば、第1円盤と第1フランジ31との接触箇所が、両者を締結するボルト周辺の領域のみに集中し、接触面積は低減する。同様に、第2円盤と第2フランジ41との接触箇所が、両者を締結するボルト周辺の領域のみに集中し、接触面積は低減する。 With this torque meter 1, the contact points between the first disk and the first flange 31 are concentrated only in the area around the bolt fastening them together, reducing the contact area. Similarly, the contact points between the second disk and the second flange 41 are concentrated only in the area around the bolt fastening them together, reducing the contact area.

図6aにひずみゲージ15の構成を示す。
図示するように、各ひずみゲージ15は、変形によって抵抗値が変化する抵抗素子Lと抵抗素子Rを備えている。そして、各ひずみゲージ15は、図中に矢印で示した方向が位相角が進む方向となるように、起歪部11の内周面に固定される。
FIG. 6a shows the configuration of the strain gauge 15.
As shown in the figure, each strain gauge 15 includes a resistance element L and a resistance element R whose resistance value changes with deformation. Each strain gauge 15 is fixed to the inner circumferential surface of the strain-generating part 11 so that the direction indicated by the arrow in the figure is the direction in which the phase angle advances.

図6bにひずみゲージ15の配置を模式的に示す。ひずみゲージ15は起歪部11の内周面の周方向にそって45°の位相角差をもって8個固定される。
8個のひずみゲージ15は、位相角11.25+(45×i)°の位置、すなわち、位相角が11.25°、56.25°、101.25°、146.25°、191.25°、236.25°、281.25°、326.25°の各位置に、位相角が減る方向側に抵抗素子Lが位置し位相角が進む方向側に抵抗素子Rが位置するように固定される。
6b shows a schematic arrangement of the strain gauges 15. Eight strain gauges 15 are fixed on the inner peripheral surface of the strain-flexing part 11 along the circumferential direction with a phase angle difference of 45°.
The eight strain gauges 15 are fixed at positions where the phase angle is 11.25 + (45 x i)°, i.e., where the phase angles are 11.25°, 56.25°, 101.25°, 146.25°, 191.25°, 236.25°, 281.25°, and 326.25°, so that resistance element L is located on the side where the phase angle decreases and resistance element R is located on the side where the phase angle advances.

図7に、トルク計1が備える歪検出回路を示す。
歪検出回路は、電源回路700がコイル16でワイヤレス受電した電力から生成した定電圧電源を動作電源として稼働する回路であり、起歪部11の歪み量を表す検出信号を出力するブリッジ回路701、ブリッジ回路701の出力を増幅するアンプ702、アンプ702の出力電圧の大きさで発振周波数が制御される電圧-周波数変換器703、電圧-周波数変換器703が出力する発振信号を、たとえば、5.5MHzの搬送波で振幅変調する振幅偏移変調回路704、振幅偏移変調回路704が出力する振幅変調波信号を増幅する送信アンプ705を備えている。
FIG. 7 shows a strain detection circuit provided in the torque meter 1.
The distortion detection circuit is a circuit that operates using a constant voltage power supply generated by power supply circuit 700 from power received wirelessly by coil 16 as its operating power source, and is equipped with a bridge circuit 701 that outputs a detection signal indicating the amount of distortion of strain-generating portion 11, an amplifier 702 that amplifies the output of bridge circuit 701, a voltage-frequency converter 703 whose oscillation frequency is controlled by the magnitude of the output voltage of amplifier 702, an amplitude shift modulation circuit 704 that amplitude-modulates the oscillation signal output by voltage-frequency converter 703 with a carrier wave of, for example, 5.5 MHz, and a transmission amplifier 705 that amplifies the amplitude-modulated wave signal output by amplitude shift modulation circuit 704.

そして、送信アンプ705で増幅された振幅変調波信号でコイル16が駆動され、振幅変調波信号がステータ2に無線送信される。
ステータ2は、リング部21のステータ側コイルで受信した振幅変調波信号を発振信号に復調し、復調した発振信号の周波数を起歪部11の歪み量、もしくは、第1回転シャフト3から第2回転シャフト4に伝達されるトルクを表す測定信号に変換する。
Then, the coil 16 is driven by the amplitude-modulated wave signal amplified by the transmission amplifier 705, and the amplitude-modulated wave signal is wirelessly transmitted to the stator 2.
The stator 2 demodulates the amplitude-modulated wave signal received by the stator side coil of the ring portion 21 into an oscillation signal, and converts the frequency of the demodulated oscillation signal into a measurement signal representing the amount of distortion of the strain-generating portion 11 or the torque transmitted from the first rotating shaft 3 to the second rotating shaft 4.

歪検出回路のブリッジ回路701は、8個のひずみゲージ15の抵抗素子Lと抵抗素子Rである16個の抵抗素子を用いて構成したブリッジ回路701であり、図6bに示すように、11.25°の位置のひずみゲージ15を15A、56.25°の位置のひずみゲージ15を15B、101.25°の位置のひずみゲージ15を15C、146.25°の位置のひずみゲージ15を15D、191.25°の位置のひずみゲージ15を15E、236.25°の位置のひずみゲージ15を15F、281.25°の位置のひずみゲージ15を15G、326.25°の位置のひずみゲージ15を15Hとして、ブリッジ回路701中の抵抗素子15x_Lはひずみゲージ15xの抵抗素子Lを、抵抗素子15x_Rはひずみゲージ15xの抵抗素子Rを表す。ここで、xは前記AからHを表す。 The bridge circuit 701 of the strain detection circuit is a bridge circuit 701 configured using the resistance elements L of eight strain gauges 15 and 16 resistance elements that are resistance elements R. As shown in FIG. 6b, the strain gauge 15 at the 11.25° position is 15A, the strain gauge 15 at the 56.25° position is 15B, the strain gauge 15 at the 101.25° position is 15C, and the strain gauge 15 at the 146.25° position is 15D. The strain gauge 15 at 191.25° is 15D, the strain gauge 15 at 236.25° is 15F, the strain gauge 15 at 281.25° is 15G, and the strain gauge 15 at 326.25° is 15H. In the bridge circuit 701, the resistance element 15x_L represents the resistance element L of the strain gauge 15x, and the resistance element 15x_R represents the resistance element R of the strain gauge 15x. Here, x represents A to H.

以上のように本実施形態では、第1フランジ31と第2フランジ41の双方のトルク計1に対する締結を背面側から行えるように、第1円盤部12と第1フランジ31のボルトによる締結に用いる第1円盤部12のボルト孔121と、第2円盤部13と第2フランジ41のボルトによる締結に用いる第2円盤部13のネジ穴131とを位相角を22.5°ずらして設け、トルク計1の背面側から第1円盤部12のボルト孔121にボルトを装着するための貫通孔132を第2円盤部13に軸方向に見て第1円盤部12のボルト孔121と重なる位置に設けた。 As described above, in this embodiment, the bolt hole 121 in the first disk portion 12 used to fasten the first disk portion 12 to the first flange 31 with a bolt and the screw hole 131 in the second disk portion 13 used to fasten the second disk portion 13 to the second flange 41 with a bolt are arranged with a phase angle of 22.5° so that both the first flange 31 and the second flange 41 can be fastened to the torque meter 1 from the rear side, and a through hole 132 for attaching a bolt to the bolt hole 121 in the first disk portion 12 from the rear side of the torque meter 1 is arranged in the second disk portion 13 at a position overlapping with the bolt hole 121 in the first disk portion 12 when viewed in the axial direction.

その上で、ひずみゲージ15を45°の位相角間隔で8個設け、各ひずみゲージ15の位相角を、当該ひずみゲージ15と位相角が最も近い第1円盤部12のボルト孔121に対しても、当該ひずみゲージ15と位相角が最も近い第2円盤部13のネジ穴131に対しても等しく11.25°異ならせた。 Eight strain gauges 15 were then provided at phase angle intervals of 45°, and the phase angle of each strain gauge 15 was set to be equal to 11.25° different from the bolt hole 121 in the first disk portion 12, which has the closest phase angle to the strain gauge 15, and from the screw hole 131 in the second disk portion 13, which has the closest phase angle to the strain gauge 15.

本発明者らは、実験によって、このような第1円盤部12のボルト孔121と第2円盤部13のネジ穴131との位置関係で配置すれば、ひずみゲージ15による歪みの計測誤差を低減できると共に、トルク計1に加わるトルクの変化による計測誤差の変化を抑制できることを確認した。 The inventors have confirmed through experiments that by arranging the bolt hole 121 of the first disk portion 12 and the screw hole 131 of the second disk portion 13 in such a positional relationship, it is possible to reduce the measurement error of the strain gauge 15 and to suppress the change in the measurement error due to the change in the torque applied to the torque meter 1.

このような効果は以下の理由により得られるものと考えられる。
第1円盤部12と第1フランジ31とをボルト締結することで第1円盤部12を第1フランジ31方向に引っ張る方向の力が働き、第2円盤部13と第2フランジ41とをボルト締結することで第2円盤部13を第2フランジ41方向に引っ張る方向の力が働く。この両方向の力がバランスしていない位置では、その位置に両方向の力に起因して加わる力の大きさや向きが、トルク計1に加わるトルクの大きさ等の状態の変化に応じて大きく変動し、当該位置で歪みを計測すると、大きな計測の誤差として表れる。
It is believed that such an effect is obtained for the following reasons.
Fastening the first disk portion 12 and the first flange 31 with bolts generates a force pulling the first disk portion 12 toward the first flange 31, and fastening the second disk portion 13 and the second flange 41 with bolts generates a force pulling the second disk portion 13 toward the second flange 41. At a position where the forces in both directions are not balanced, the magnitude and direction of the force applied to that position due to the forces in both directions fluctuates greatly according to changes in conditions such as the magnitude of the torque applied to the torque meter 1, and when the distortion is measured at that position, this appears as a large measurement error.

本実施形態では、上述した両方向の力がバランスする、ボルト孔121の位相角とネジ穴131の位相角の中間の位相角となる位置にひずみゲージ15を配置しているので、当該両方向の力に起因して加わる力の大きさや向きの状態の変化に応じた変動は小さく、ひずみゲージ15の計測の誤差や計測誤差の変化が抑制される。 In this embodiment, the strain gauge 15 is positioned at a position where the phase angle is midway between the phase angle of the bolt hole 121 and the phase angle of the screw hole 131, where the forces in both directions are balanced. Therefore, fluctuations in response to changes in the magnitude and direction of the forces applied due to the forces in both directions are small, and measurement errors and changes in measurement error of the strain gauge 15 are suppressed.

本実施形態では、さらに、ボルト孔121の周辺に集中させた第1円盤部12と第1フランジ31とが軸方向に当接する領域においてのみ第1円盤部12と第1フランジ31との間で力が伝達され、ネジ穴131の周辺に集中させた第2円盤部13と第2フランジ41とが軸方向に当接する領域においてのみ第1円盤部12と第1フランジ31との間で力が伝達されるようにしているので、ひずみゲージ15に働く、誤差の要因となる力を、より安定的に低減することができる。 Furthermore, in this embodiment, force is transmitted between the first disk portion 12 and the first flange 31 only in the region where the first disk portion 12 and the first flange 31, which are concentrated around the bolt hole 121, come into axial contact with each other, and force is transmitted between the first disk portion 12 and the first flange 31 only in the region where the second disk portion 13 and the second flange 41, which are concentrated around the screw hole 131, come into axial contact with each other. This makes it possible to more stably reduce the force acting on the strain gauge 15, which is a cause of error.

以上、本発明の実施形態について説明した。
以上の実施形態ではひずみゲージ15の数を8個としたが、ひずみゲージ15の数は任意であってよい。
ただし、いずれの場合も、ひずみゲージ15は、ボルト孔121の位相角とネジ穴131の位相角との中間の位相角の位置に配置する。ひずみゲージ15の数を4個とする場合には、たとえば、図6cに示すように、90°の位相角間隔で、11.25°、101.25°、191.25°、281.25°の位相角の位置にひずみゲージ15を配置する。
The embodiment of the present invention has been described above.
In the above embodiment, the number of strain gauges 15 is eight, but the number of strain gauges 15 may be any number.
In either case, however, the strain gauges 15 are placed at a position at a phase angle intermediate between the phase angle of the bolt holes 121 and the phase angle of the screw holes 131. When the number of strain gauges 15 is four, the strain gauges 15 are placed at phase angle positions of 11.25°, 101.25°, 191.25°, and 281.25° at phase angle intervals of 90°, for example, as shown in Fig. 6c.

以上の実施形態ではボルト孔121、貫通孔132、ネジ穴131の数を8個としたが、これらの数は任意であってよい。また、ネジ穴131の数を、ボルト孔121/貫通孔132の数の倍数や約数としてもよい。ただし、いずれの場合も、ひずみゲージ15は、ボルト孔121の位相角とネジ穴131の位相角との中間の位相角の位置に配置する。 In the above embodiment, the number of bolt holes 121, through holes 132, and screw holes 131 is eight, but these numbers may be arbitrary. The number of screw holes 131 may also be a multiple or divisor of the number of bolt holes 121/through holes 132. In either case, however, the strain gauge 15 is positioned at a phase angle intermediate between the phase angle of the bolt holes 121 and the phase angle of the screw holes 131.

また、以上の実施形態では、第1円盤部12と第1フランジ31とがボルト孔121の周辺においてのみ軸方向に当接し、第2円盤部13と第2フランジ41とがネジ穴131の周辺においてのみ軸方向に当接するように構成したが、第1円盤部12の端面の各ボルト孔121を包含する円環状の領域の全体を第1フランジ31と当接させたり、第2円盤部13の各ネジ穴131を包含する円環状の領域の全体を第2フランジ41と当接させたりする等の形態で、第1円盤部12と第1フランジ31や、第2円盤部13と第2フランジ41を、より広い面で軸方向に当接してもよい。 In the above embodiment, the first disk portion 12 and the first flange 31 are in axial contact only around the bolt holes 121, and the second disk portion 13 and the second flange 41 are in axial contact only around the screw holes 131. However, the first disk portion 12 and the first flange 31, or the second disk portion 13 and the second flange 41 may be in axial contact over a wider surface, for example, by contacting the entire annular area that includes each bolt hole 121 on the end face of the first disk portion 12 with the first flange 31, or by contacting the entire annular area that includes each screw hole 131 on the second disk portion 13 with the second flange 41.

このようにしても、第1円盤部12と第1フランジ31との間の力はボルトによる締結力が直接加わるボルト孔121の周辺で強く働き、第2円盤部13と第2フランジ41との間の力はボルトによる締結力が直接加わるネジ穴131の周辺で強く働くので、ひずみゲージ15による歪みの計測誤差や状態の変化に伴う計測誤差の変動を抑制できる一定の効果を見込むことができる。 Even in this way, the force between the first disk portion 12 and the first flange 31 is stronger around the bolt hole 121 where the fastening force of the bolt is directly applied, and the force between the second disk portion 13 and the second flange 41 is stronger around the screw hole 131 where the fastening force of the bolt is directly applied, so a certain effect can be expected in suppressing the measurement error of the strain by the strain gauge 15 and the fluctuation of the measurement error due to changes in the state.

また、以上の実施形態では、第1円盤部12の正面側端面のボルト孔121の周辺を正面方向に突出させることにより、第1円盤部12と第1フランジ31とが軸方向に当接する領域がボルト孔121の周辺の領域のみとなるようにしたが、これは、第1円盤部12の正面側端面のボルト孔121の周辺を突出させずに正面側端面を平面に形成し、その代わりに、図8a1の第1回転シャフト3の第1フランジ31の模式的な斜視図や、図8a2の第1フランジ31の連結用ネジ穴311の周辺の模式的な斜視図に示すように、第1フランジ31の連結用ネジ穴311の周辺を背面方向に僅かに突出させることにより、第1円盤部12と第1フランジ31とが軸方向に当接する領域をボルト周辺の領域のみとしてもよい。 In the above embodiment, the periphery of the bolt hole 121 on the front end surface of the first disk portion 12 is protruded in the front direction so that the area where the first disk portion 12 and the first flange 31 abut in the axial direction is limited to the area around the bolt hole 121. However, this is not limited to the area around the bolt hole 121 on the front end surface of the first disk portion 12, and the front end surface is formed flat. Instead, as shown in the schematic perspective view of the first flange 31 of the first rotating shaft 3 in FIG. 8a1 and the schematic perspective view of the area around the connecting screw hole 311 of the first flange 31 in FIG. 8a2, the area where the first disk portion 12 and the first flange 31 abut in the axial direction may be limited to the area around the bolt.

同様に、第2円盤部13の背面側端面のネジ穴131の周辺を突出させずに背面側端面を平面に形成し、その代わりに、図8b1の第2回転シャフト4の第2フランジ41の模式的な斜視図や、図8b2の第2フランジ41の連結用ボルト孔の周辺の模式的な斜視図に示すように、第2回転シャフト4の第2フランジ41の連結用ボルト孔周辺を正面方向に僅かに突出させることにより、第2円盤部13と第2フランジ41とが軸方向に当接する領域をボルト周辺の領域のみとしてもよい。 Similarly, the rear end face of the second disk portion 13 may be formed flat without protruding the periphery of the screw hole 131, and instead, as shown in the schematic perspective view of the second flange 41 of the second rotating shaft 4 in FIG. 8b1 and the schematic perspective view of the periphery of the connecting bolt hole of the second flange 41 in FIG. 8b2, the periphery of the connecting bolt hole of the second flange 41 of the second rotating shaft 4 may be protruded slightly toward the front, so that the area where the second disk portion 13 and the second flange 41 abut in the axial direction is limited to the area around the bolt.

また、他の実施形態は、第1円盤部12の正面側端面のボルト孔121の周辺を突出させずに正面側端面を平面に形成し、その代わりに、図8c1の模式図に示すように、第1円盤部12と第1フランジ31との連結に用いるボルトを、第1円盤部12の正面側端面と第1フランジ31の間で円環部材7の中央孔を通して、第1フランジ31の連結用ネジ穴311に螺合することにより、第1円盤部12が第1フランジ31側と軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域に限定してもよい。 In another embodiment, the front end face of the first disk portion 12 may be formed flat without protruding the periphery of the bolt hole 121 on the front end face, and instead, as shown in the schematic diagram of FIG. 8c1, the bolt used to connect the first disk portion 12 to the first flange 31 may be threaded through the central hole of the annular member 7 between the front end face of the first disk portion 12 and the first flange 31 and into the connecting screw hole 311 of the first flange 31, thereby limiting the area in which the first disk portion 12 axially contacts the first flange 31 to the area around the bolt.

同様に、第2円盤部13の背面側端面のネジ穴131の周辺を突出させずに背面側端面を平面に形成し、図8c2に示すように、第2円盤部13と第2フランジ41との連結に用いるボルトを、第2円盤部13の背面側端面と第2フランジ41の間で円環部材7の中央孔を通して、第2円盤部13のネジ穴131に螺合することにより、第2円盤部13が第2フランジ41側と軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域に限定してもよい Similarly, the rear end face of the second disk portion 13 may be formed flat without protruding the periphery of the screw hole 131 on the rear end face, and as shown in FIG. 8c2, the bolt used to connect the second disk portion 13 to the second flange 41 may be threaded through the central hole of the annular member 7 between the rear end face of the second disk portion 13 and the second flange 41 and into the screw hole 131 of the second disk portion 13, thereby limiting the area in which the second disk portion 13 makes axial contact with the second flange 41 to the area around the bolt.

1…トルク計、2…ステータ、3…第1回転シャフト、4…第2回転シャフト、5…負荷装置、6…駆動装置、7…円環部材、9…トルク計、11…起歪部、12…第1円盤部、13…第2円盤部、14…補助フランジ、15…ひずみゲージ、16…コイル、17…歯車、21…リング部、22…磁気センサ、31…第1フランジ、41…第2フランジ、91…中空体部、92…駆動側フランジ部、93…負荷側フランジ部、94…ひずみゲージ、121…ボルト孔、131…ネジ穴、132…貫通孔、700…電源回路、701…ブリッジ回路、702…アンプ、703…電圧-周波数変換器、704…振幅偏移変調回路、705…送信アンプ。 1...torque meter, 2...stator, 3...first rotating shaft, 4...second rotating shaft, 5...load device, 6...drive device, 7...annular member, 9...torque meter, 11...strain generating portion, 12...first disk portion, 13...second disk portion, 14...auxiliary flange, 15...strain gauge, 16...coil, 17...gear, 21...ring portion, 22...magnetic sensor, 31...first flange, 41...second flange, 91...hollow body portion, 92...drive side flange portion, 93...load side flange portion, 94...strain gauge, 121...bolt hole, 131...screw hole, 132...through hole, 700...power supply circuit, 701...bridge circuit, 702...amplifier, 703...voltage-frequency converter, 704...amplitude shift modulation circuit, 705...transmitting amplifier.

Claims (6)

トルクを検出するトルク計であって、
第1回転シャフトのフランジである第1フランジとボルトで連結される第1円盤部と、
第2回転シャフトのフランジである第2フランジとボルトで連結される第2円盤部と、
前記第1円盤部と前記第2円盤部を連結する、中空の起歪部と、
前記起歪部の内周面に固定されたひずみゲージとを備え、
前記第1円盤部は、周方向に配列された、前記第1フランジと当該第1円盤部を連結するボルトが通されるn個(但し、nは複数)のボルト孔を有し、
前記第2円盤部は、前記n個のボルト孔の各々と当該トルク計の軸方向に見て重なる位置に設けられた、前記第1フランジと前記第1円盤部を連結するボルトを通過させるためのn個の貫通孔と、周方向に配列された、前記第2フランジと当該第2円盤部を連結するボルトが螺合されるm個(但し、mは複数)のネジ穴とを有し、
当該トルク計の軸回りに一方向に進む角度を位相角として、前記各ネジ穴は、前記ボルト孔と位相角が異なる位置に設けられており、
前記ひずみゲージは、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ボルト孔と当該ひずみゲージとの位相角の差と、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ネジ穴と当該ひずみゲージとの位相角の差とが等しくなる位置に配置されていることを特徴とするトルク計。
A torque meter for detecting torque, comprising:
a first disk portion connected to a first flange, which is a flange of a first rotating shaft, by a bolt;
a second disk portion connected to a second flange, which is a flange of a second rotating shaft, by a bolt;
a hollow strain-generating portion that connects the first disk portion and the second disk portion;
A strain gauge fixed to an inner peripheral surface of the strain-flexing part,
the first disk portion has n bolt holes (where n is a plural number) arranged in a circumferential direction and through which bolts are inserted to connect the first flange and the first disk portion;
the second disk portion has n through holes for passing bolts connecting the first flange and the first disk portion therethrough, the through holes being provided at positions overlapping with the n bolt holes as viewed in the axial direction of the torque meter, and m (where m is a plural number) screw holes arranged in a circumferential direction into which the bolts connecting the second flange and the second disk portion are screwed;
a phase angle is an angle that advances in one direction around an axis of the torque meter, and each of the screw holes is provided at a position having a different phase angle from the bolt holes,
The strain gauge is arranged at a position where a phase angle difference between the strain gauge and the bolt hole, whose phase angle is closest to the strain gauge, is equal to a phase angle difference between the strain gauge and the screw hole, whose phase angle is closest to the strain gauge.
請求項1記載のトルク計であって、
前記mは前記nと等しい数であり、
前記n個のボルト孔は、360/n°の位相角間隔で配列されており、
前記n個のネジ穴は、360/n°の位相角間隔で配列されており、
前記n個のネジ穴と前記n個のボルト孔とは360/2n°位相角が異なり、
前記ひずみゲージは、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ボルト孔と、位相角が当該ひずみゲージに最も近い前記ネジ穴の双方と360/4n°位相角が異なる位置に配置されていることを特徴とするトルク計。
2. The torque meter according to claim 1,
The m is a number equal to the n,
The n bolt holes are arranged at phase angle intervals of 360/n°,
The n screw holes are arranged at phase angle intervals of 360/n°,
The n screw holes and the n bolt holes have a phase angle difference of 360/2n°,
The torque meter is characterized in that the strain gauge is arranged at a position whose phase angle differs by 360/4n° from both the bolt hole whose phase angle is closest to the strain gauge and the screw hole whose phase angle is closest to the strain gauge.
請求項2記載のトルク計であって、
前記ひずみゲージをn個備え、
前記n個のひずみゲージは、360/n°の位相角間隔で配列されており、
前記n個のひずみゲージと前記n個のボルト孔とは360/4n°位相角が異なることを特徴とするトルク計。
3. The torque meter according to claim 2,
The strain gauge includes n strain gauges,
The n strain gauges are arranged at phase angle intervals of 360/n°,
A torque meter, characterized in that the n strain gauges and the n bolt holes have a phase angle difference of 360/4n°.
請求項1、2または3記載のトルク計であって、
前記第1フランジが連結されたときに前記第1フランジと対向する前記第1円盤部の面の、前記ボルト孔の周囲の領域のうちの少なくとも一部の部分は、前記第1フランジが連結された状態において、当該第1円盤部と前記第1フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第1フランジ方向に突出した形状を有し、
前記第2フランジが連結されたときに前記第2フランジと対向する前記第2円盤部の面の、前記ネジ穴の周囲の領域のうちの少なくとも一部の部分は、前記第2フランジが連結された状態において、当該第2円盤部と前記第2フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第2フランジ方向に突出した形状を有していることを特徴とするトルク計。
4. The torque meter according to claim 1, 2 or 3,
at least a part of a region around the bolt hole on a surface of the first disk portion that faces the first flange when the first flange is connected has a shape that protrudes toward the first flange such that the first disk portion and the first flange abut only on the part in the axial direction when the first flange is connected;
a torque meter characterized in that at least a portion of the area surrounding the screw hole on the surface of the second disk portion that faces the second flange when the second flange is connected has a shape that protrudes toward the second flange so that the only point where the second disk portion and the second flange abut in the axial direction when the second flange is connected is the said portion.
請求項1、2または3記載のトルク計と、前記第1フランジを備えた前記第1回転シャフトと、前記第2フランジを備えた前記第2回転シャフトとを備えた計測システムであって、
前記第1フランジと前記第1円盤部とは、前記ボルト孔の周囲の領域のみが軸方向に当接しており、
前記第2フランジと前記第2円盤部とは、前記ネジ穴の周囲の領域のみが軸方向に当接していることを特徴とする計測システム。
A measurement system comprising the torque meter according to claim 1, 2 or 3, the first rotating shaft having the first flange, and the second rotating shaft having the second flange,
the first flange and the first disk portion are in axial contact with each other only in a region around the bolt hole,
A measurement system, characterized in that the second flange and the second disk portion abut in the axial direction only in the area surrounding the screw hole.
請求項1、2または3記載のトルク計と、前記第1フランジを備えた前記第1回転シャフトと、前記第2フランジを備えた前記第2回転シャフトとを備えた計測システムであって、
前記第1フランジと前記第1円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第1フランジと前記第1円盤部との間に配置された、軸方向に見て前記ボルト孔の周囲の領域において、一方の端面が前記第1円盤部に軸方向に当接し他方の端面が前記第1フランジに軸方向に当接している第1部材と、
前記第2フランジと前記第2円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第2フランジと前記第2円盤部との間に配置された、軸方向に見て前記ネジ穴の周囲の領域において、一方の端面が第2フランジに軸方向に当接し他方の端面が前記第2円盤部に軸方向に当接している第2部材と、
のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする計測システム。
A measurement system comprising the torque meter according to claim 1, 2 or 3, the first rotating shaft having the first flange, and the second rotating shaft having the second flange,
a first member, which is disposed between the first flange and the first disk portion so that the first flange and the first disk portion do not come into direct axial contact with each other, and which has one end face that comes into axial contact with the first disk portion and the other end face that comes into axial contact with the first flange in a region around the bolt hole as viewed in the axial direction;
a second member having one end face that axially abuts against the second flange and the other end face that axially abuts against the second disk portion in a region around the screw hole as viewed in the axial direction, the second member being disposed between the second flange and the second disk portion so that the second flange and the second disk portion do not directly abut against each other in the axial direction;
A measurement system comprising at least one of the following:
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