JPH11132876A - Torque-measuring apparatus - Google Patents

Torque-measuring apparatus

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JPH11132876A
JPH11132876A JP31623297A JP31623297A JPH11132876A JP H11132876 A JPH11132876 A JP H11132876A JP 31623297 A JP31623297 A JP 31623297A JP 31623297 A JP31623297 A JP 31623297A JP H11132876 A JPH11132876 A JP H11132876A
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JP
Japan
Prior art keywords
torque
accelerometer
rotary
load
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP31623297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Tanaka
利幸 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a torque accurately even when a rotational speed is low with a rotational load set on a rotary shaft of a rotary mechanism, by calculating a torque generated by the rotary mechanism on the basis of an acceleration detected by an accelerometer. SOLUTION: A motor load 1 is set at a leading end part of a rotary shaft (conduction shaft) 102 of a rotary mechanism 101 of a motor or the like of a torque generation source (sample) generating a torque to be measured. An accelerometer 2 is fixed to the motor load 1 and provided with a chopper to modulate, AC couple and take out acceleration signals correctly. The accelerometer 2 is mounted at a position of a radius γ from the center of a rotary shaft 102. A detection shaft A of the accelerometer 2 is fixed in a direction orthogonal to a radial direction of the rotary shaft 102 and motor load 1. A data-processing apparatus 5 is connected to a rotary transformer 3 and calculates a torque generated from the rotary mechanism 101 on the basis of an angular acceleration obtained by the accelerometer 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク測定装置に
関し、特に回転軸に回転負荷が取り付けられ、回転軸の
回転速度が遅い場合でもトルク測定が可能なトルク測定
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque measuring device, and more particularly to a torque measuring device capable of measuring a torque even when a rotating load is attached to a rotating shaft and the rotating speed of the rotating shaft is low.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来例のトルク測定装置の斜視図
である。図2に示すように、モータ等からなる回転機構
101の回転軸(伝導軸)102の先端部側に回転速度
制御用のブレーキ103が取り付けられ、更に回転軸1
02の中間部に歪ゲージを備えたトルクメータ(ねじり
動力計)104が取り付けられている。そして、回転軸
102が一定速度で回転されている条件下においてブレ
ーキがかけられ、回転機構101の発生トルクとブレー
キ103の発生するトルクとが釣り合っているときの回
転機構101のトルクが直接的に測定される。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a perspective view of a conventional torque measuring device. As shown in FIG. 2, a rotation speed control brake 103 is attached to a tip end side of a rotation shaft (conduction shaft) 102 of a rotation mechanism 101 composed of a motor or the like.
A torque meter (torsion dynamometer) 104 having a strain gauge is attached to an intermediate portion of the reference numeral 02. Then, the brake is applied under the condition that the rotating shaft 102 is rotating at a constant speed, and the torque of the rotating mechanism 101 when the torque generated by the rotating mechanism 101 and the torque generated by the brake 103 are balanced is directly changed. Measured.

【0003】図3は別の従来例のトルク測定装置の斜視
図である。図3に示すように、回転機構101の回転軸
102の先端部側にモータ負荷105が固定され、回転
軸102の中間部に回転速度計106が取り付けられて
いる。そして、この回転機構101のトルク測定は、先
ず回転軸102の回転数が回転速度計106で検出され
る。次に、データ処理装置107において、前記検出さ
れた回転速度の時間的変化から角加速度が算出され、更
にこの角加速度に基づいて回転機構101に発生するト
ルクが演算により間接的に求められる。
FIG. 3 is a perspective view of another conventional torque measuring device. As shown in FIG. 3, a motor load 105 is fixed to the tip of the rotating shaft 102 of the rotating mechanism 101, and a tachometer 106 is attached to an intermediate portion of the rotating shaft 102. In measuring the torque of the rotation mechanism 101, first, the rotation speed of the rotation shaft 102 is detected by the tachometer 106. Next, in the data processing device 107, an angular acceleration is calculated from the temporal change of the detected rotation speed, and further, a torque generated in the rotation mechanism 101 is indirectly obtained by calculation based on the angular acceleration.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
2に示した従来例の場合、回転軸102に回転負荷を取
り付けた状態(例えば、図3に示した状態)では、回転
機構101の発生するトルクを測定することができない
という欠点がある。即ち、一般の組立済の製品では、図
2の測定法を適用することができない。
However, in the case of the conventional example shown in FIG. 2, when the rotary load is attached to the rotary shaft 102 (for example, the state shown in FIG. 3), the rotation mechanism 101 is generated. The disadvantage is that the torque cannot be measured. That is, the measuring method shown in FIG. 2 cannot be applied to a general assembled product.

【0005】また、前記図3に示した従来例の場合、回
転負荷105を取り付けた状態(即ち、一般の組立済の
製品)における回転機構101の発生するトルクを測定
することができるものの、回転速度が遅い場合には回転
速度計106の出力が小さくなる。その結果、回転速度
の時間的変化から角加速度を算出する場合に、測定誤差
が大きくなり、測定精度が悪化するという欠点がある。
In the case of the conventional example shown in FIG. 3, the torque generated by the rotating mechanism 101 in a state where the rotating load 105 is mounted (ie, a general assembled product) can be measured. When the speed is low, the output of the tachometer 106 decreases. As a result, when calculating the angular acceleration from the temporal change of the rotation speed, there is a disadvantage that the measurement error increases and the measurement accuracy deteriorates.

【0006】そこで本発明の目的は、回転機構の回転軸
に回転負荷を取り付けた状態であって回転速度が遅い場
合であっても、精度良くトルクを測定することが可能な
トルク測定装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a torque measuring device capable of accurately measuring torque even when a rotating load is attached to a rotating shaft of a rotating mechanism and the rotating speed is low. It is to be.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項に記載の発明は、回転機構が発生したトルクを
伝達する回転軸に固定された回転負荷の回転半径方向に
加速度計を取り付け、該加速度計の検出した加速度に基
づいて前記回転機構が発生するトルクをトルク算出手段
で算出することを特徴とする。このようにすれば、回転
負荷を取り付けたままの状態で(製品に組み立てた状態
で)、回転機構の発生するトルクを直接測定することが
できる。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the invention described in the claims, an accelerometer is mounted in the direction of the radius of rotation of a rotating load fixed to a rotating shaft for transmitting a torque generated by a rotating mechanism. The torque calculating means calculates a torque generated by the rotating mechanism based on the acceleration detected by the accelerometer. In this way, it is possible to directly measure the torque generated by the rotating mechanism while the rotating load is attached (in a state where the product is assembled into a product).

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態例
に基づいて説明する。図1は本実施形態例を示す斜視図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the embodiment.

【0009】図1に示すように、測定したい発生トルク
の発生源(供試体)であるモータ等からなる回転機構1
01の回転軸(伝導軸)102の先端部にはモータ負荷
(回転負荷)1が取り付けられている。モータ負荷1に
は加速度計2が固定され、該加速度計2には加速度信号
を変調してAC結合し、該信号を正確に取り出すための
チョッパー(図示せず)が備えられている。加速度計2
は回転軸102の中心から半径rの位置に取り付けら
れ、また、加速度計2の検出軸Aは、回転軸102およ
びモータ負荷1の半径方向に直交して固定されている。
このように検出軸が直交して固定されると、各加速度を
加速度に変換しているので、加速度を効率良く・正確に
検出することができる。なお、モータ負荷1の形状を厚
みのある円盤で示したが、円盤に限らず、実際の製品
(組立済の製品)の負荷の形状そのままでもよい。加速
度計2としては、ジャイロタイプ加速度計,圧電式加速
度計等の感度の高いタイプが好適である。
As shown in FIG. 1, a rotating mechanism 1 composed of a motor or the like which is a source (sample) of a generated torque to be measured.
The motor load (rotational load) 1 is attached to the tip of the rotation shaft (conduction shaft) 102 of the motor. An accelerometer 2 is fixed to the motor load 1, and the accelerometer 2 is provided with a chopper (not shown) for modulating an acceleration signal to perform AC coupling and accurately extract the signal. Accelerometer 2
Is mounted at a position of a radius r from the center of the rotating shaft 102, and the detection axis A of the accelerometer 2 is fixed to be orthogonal to the rotating shaft 102 and the radial direction of the motor load 1.
When the detection axes are fixed orthogonally as described above, each acceleration is converted into an acceleration, so that the acceleration can be detected efficiently and accurately. Although the shape of the motor load 1 is shown as a thick disk, it is not limited to the disk, and the load shape of an actual product (an assembled product) may be used as it is. As the accelerometer 2, a highly sensitive type such as a gyro-type accelerometer or a piezoelectric accelerometer is suitable.

【0010】回転軸102の中央部には、回転部と固定
部とを備えたロータリトランス3が取り付けられ、加速
度計2は信号線4を介してロータリトランス3に接続さ
れている。ロータリトランス3はモータ負荷1と同時回
転する加速度計2の出力を外部に取り出すための信号伝
達用トランスである(VTR等に使用されるタイプが好
適である)。
A rotary transformer 3 having a rotating part and a fixed part is attached to the center of the rotating shaft 102, and the accelerometer 2 is connected to the rotary transformer 3 via a signal line 4. The rotary transformer 3 is a signal transmission transformer for taking out the output of the accelerometer 2 that rotates simultaneously with the motor load 1 to the outside (a type used for a VTR or the like is preferable).

【0011】また、ロータリトランス3にはデータ処理
装置5が接続され、データ処理装置5は加速度計2から
得られた角加速度に基づき回転機構101が発生するト
ルクを算出する装置である。次に本実施形態例の動作を
説明する。回転機構101の回転により、回転軸102
およびモータ負荷1が回転され、加速度計2は次式
(1)により加速度αを検出する。 α=〔dω/dt〕×r …(1) ここに、dω/dt:回転負荷1の角加速度 r :加速度計の回転軸に対する取付位置
A data processing device 5 is connected to the rotary transformer 3, and the data processing device 5 calculates a torque generated by the rotation mechanism 101 based on the angular acceleration obtained from the accelerometer 2. Next, the operation of this embodiment will be described. The rotation of the rotation mechanism 101 causes the rotation shaft 102 to rotate.
And the motor load 1 is rotated, and the accelerometer 2 detects the acceleration α by the following equation (1). α = [dω / dt] × r (1) where, dω / dt: angular acceleration of the rotary load 1 r: mounting position of the accelerometer with respect to the rotation axis

【0012】データ処理装置5において、前記(1)式
により求められる加速度αから回転負荷1の角加速度が
次式(2)により求められる。 dω/dt=α/r …(2) 同じくデータ処理装置5において、前記(2)式により
求められた角加速度から回転機構101に発生するトル
クTは次式(3)から求められる。 T=I×〔dω/dt〕=I×α/r …(3) ここに、I:回転機構101の回転負荷1の慣性能率で
あり、回転負荷1および加速度計2を含めた回転負荷の
慣性能率である。
In the data processing device 5, the angular acceleration of the rotary load 1 is obtained from the following equation (2) from the acceleration α obtained from the above equation (1). dω / dt = α / r (2) Similarly, in the data processing device 5, the torque T generated in the rotating mechanism 101 from the angular acceleration obtained by the above equation (2) is obtained by the following equation (3). T = I × [dω / dt] = I × α / r (3) where I is an inertia coefficient of the rotational load 1 of the rotating mechanism 101, and is a value of the rotational load including the rotational load 1 and the accelerometer 2. It is an inertia performance rate.

【0013】上式(2)から明らかなように、本発明で
は、加速度計2が検出した加速度αと取付位置rとに基
づいて直接角加速度を求めているので、回転速度が遅く
なった場合でも、正確にトルクを求めることができる。
以上のようにしてトルクTを求めることができる。そし
て、例えばデータ処理装置5に表示装置(図示せず)を
設けておき、求めたトルクTを表示するようにすればよ
い。
As is apparent from the above equation (2), in the present invention, since the angular acceleration is directly obtained based on the acceleration α detected by the accelerometer 2 and the mounting position r, when the rotational speed becomes low, However, the torque can be accurately obtained.
The torque T can be obtained as described above. Then, for example, a display device (not shown) may be provided in the data processing device 5 to display the obtained torque T.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転負荷に加速度計を取り付け、該加速度計の検出した加
速度に基づいてトルクを算出しているので、回転負荷を
取り付けたままの状態で(製品に組み立てた状態で)、
トルクを正確に測定することができる。
As described above, according to the present invention, an accelerometer is attached to a rotating load, and the torque is calculated based on the acceleration detected by the accelerometer. (In assembled state)
The torque can be measured accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a conventional example.

【図3】別の従来例の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モータ負荷(回転負荷) 2 加速度計 3 ロータリトランス 4 信号線 5 データ処理装置 101 回転機構 102 回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor load (rotational load) 2 Accelerometer 3 Rotary transformer 4 Signal line 5 Data processor 101 Rotary mechanism 102 Rotary axis

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転機構が発生したトルクを伝達する回
転軸に固定された回転負荷の回転半径方向に加速度計を
取り付け、 該加速度計の検出した加速度に基づいて前記回転機構が
発生するトルクをトルク算出手段で算出することを特徴
とするトルク測定装置。
1. An accelerometer is attached to a rotating shaft, which transmits a torque generated by a rotating mechanism, in a direction of a radius of rotation of a rotating load fixed to a rotating shaft. A torque measuring device, wherein the torque is calculated by a torque calculating means.
【請求項2】 前記加速度計は、その検出軸を前記回転
軸および回転負荷の半径方向に直交して取り付けたこと
を特徴とする請求項1記載のトルク測定装置。
2. The torque measuring device according to claim 1, wherein the accelerometer has a detection axis mounted orthogonal to a radial direction of the rotation axis and a rotation load.
【請求項3】 前記回転軸にロータリトランスを取り付
け、該ロータリトランスを介して前記加速度計の出力信
号を前記トルク算出手段に伝送することを特徴とする請
求項1または請求項2記載のトルク測定装置。
3. The torque measuring device according to claim 1, wherein a rotary transformer is attached to the rotating shaft, and an output signal of the accelerometer is transmitted to the torque calculating means via the rotary transformer. apparatus.
JP31623297A 1997-10-31 1997-10-31 Torque-measuring apparatus Pending JPH11132876A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130283907A1 (en) * 2011-01-13 2013-10-31 Keunmo Kang Device and method for determining position using accelerometers
JP2017090247A (en) * 2015-11-10 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 Method for determining accuracy of torque measuring device

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