(57)【要約】【課題】供試体との接続を容易にして、かつ軸方向に短いトルク変換器を提供することを課題としている。【解決手段】一端が駆動装置に、他端が負荷装置に接続される略円柱形状の回転軸２と、  回転軸２を回転自在に支持して、回転軸に作用するトルクを電気信号に変換して出力する回路を有する本体部３と、を備えたトルク変換器１であって、回転軸２の端面部２ａの少なくとも１つには、回転軸２の軸を中心として回転対称に配置された接続のための嵌合部穴４が設けられている。【選択図】図１
2020030090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が駆動装置に、他端が負荷装置に接続される略円柱形状の回転軸と、
前記回転軸を回転自在に支持して、前記回転軸に作用するトルクを電気信号に変換して出力する回路を有する本体部と、を備えたトルク変換器であって、
前記回転軸の端面部の少なくとも１つには、前記回転軸の軸を中心として回転対称に配置された接続のための嵌合部が設けられていることを特徴とするトルク変換器。
【請求項２】
前記回転軸の少なくとも１つの前記端面部は、前記本体部からわずかに突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトルク変換器。
【請求項３】
前記嵌合部は、複数の略円柱形状のピンそれぞれに嵌合して軸方向に沿う形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク変換器。
【請求項４】
前記嵌合部は、複数の略円柱形状のピンそれぞれを前記端面部に軸方向に沿って圧入した構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク変換器。
【請求項５】
前記端面部は、前記回転軸の軸心の位置に軸方向に沿うネジ穴を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のトルク変換器。
【請求項６】
前記端面部は、前記回転軸の軸線を中心とした回転対称の配置にて軸方向に沿うネジ穴を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のトルク変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクを測定して電気信号に変換するトルク変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン、モータなどの駆動装置によって生じるトルクを電気信号に変換して出力するトルク変換器が公知である。このトルク変換器は駆動装置と負荷装置との間に挿入接続されて、トルク測定が行われる。そしてこのトルク変換器は、例えば両端に接続部を有する略円柱形状の回転軸を有し、この回転軸の中間部に径が接続部と比較して小さい起歪部を設け、この起歪部に感歪み抵抗体を添着している。そしてこの感歪み抵抗体を含んだ電気回路により、駆動装置側から負荷装置側に伝達されるトルクに比例した起歪部の歪み量を電気信号に変換している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５６２３０号公報
【特許文献２】特開２０１４−９８７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このトルク変換器と、駆動装置及び負荷装置との接続は、軸継ぎ手を用いるのが一般的である。そのためにトルク変換器の回転軸は軸方向に軸継ぎ手を締結するための締結代を有し、本体部から長く突出した円柱部形状である（特許文献１、特許文献２）。軸継ぎ手と回転軸との接続は、軸継ぎ手を回転軸に挿入し、軸継ぎ手のスリ割り部に設けたボルトを締め付けることで行われる。したがって、例えば供試体である駆動装置を頻繁に変えて試験する場合に、このスリ割り部のボルトを緩めて駆動装置を外し、別の駆動装置の軸をスリ割り部へ嵌め込んでボルトを締め付けるため、供試体の交換に時間を要し、改善の余地があった。また軸継ぎ手と軸との接続は、軸継ぎ手をそれぞれの軸に挿入して締め付ける締め代が必要で、これに対応してトルク変換器の軸は軸方向に長く伸びた形状となるので、結局全長が長くなってしまい、改善の余地がある。
【０００５】
このような問題に鑑みて、本発明は、供試体との接続を容易にして、かつ軸方向に短いトルク変換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
一端が駆動装置に、他端が負荷装置に接続される略円柱形状の回転軸と、
回転軸を回転自在に支持して、回転軸に作用するトルクを電気信号に変換して出力する回路を有する本体部と、を備えたトルク変換器であって、
回転軸の端面部の少なくとも１つには、回転軸の軸を中心として回転対称に配置された接続のための嵌合部が設けられて構成されている。
【０００７】
請求項２に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
回転軸の少なくとも１つの端面部は、本体部からわずかに突出して設けられて構成されている。
【０００８】
請求項３に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
嵌合部は、複数の略円柱形状のピンそれぞれに嵌合して軸方向に沿う形状を有して構成されている。
【０００９】
請求項４に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
嵌合部は、複数の略円柱形状のピンそれぞれを端面部に軸方向に沿って圧入した構成を有している。
【００１０】
請求項５に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
端面部は、回転軸の軸心の位置に軸方向に沿うネジ穴を備えている。
【００１１】
請求項６に記載のトルク変換器は、上記の目的を達成するために、
端面部は、回転軸の軸線を中心とした回転対称の配置にて軸方向に沿うネジ穴を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、供試体とトルク変換器の接続は嵌合ピンによるため、供試体との接続が容易で、供試体の交換時間を短縮できる。また回転軸が軸方向に短いことから、コンパクトであって、装置の省スペース化においても有利なトルク変換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトルク変換器の斜視外観図である。
【図２】本発明の各実施形態に係るトルク変換器の本体部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るトルク変換器とモータとの斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器と軸継ぎ手を分解して表した斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器軸継ぎ手の組立て後の斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るトルク変換器について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の第１の実施形態に係るトルク変換器１の斜視外観図である。
【００１５】
トルク変換器１は、略直方体の形状の本体部３と、本体部３に回転自在に支持されて回転する回転軸２を有している。トルク変換器１は、駆動装置と負荷装置の中間に配置されて、駆動装置及び負荷装置とは回転軸２によって接続される。
【００１６】
図２は、本発明の各実施形態共通のトルク変換器を図１に示す平面Ｐで切断した時の本体部３の断面図である。トルク変換器１は、回転軸２と、給電部１１と、受電部１２と、回転基板１３と、固定基板１４と、感歪み抵抗体１５とを有し、これらは筐体１６内に収納され、蓋体１８にて筐体１６の開口部は覆われている。
【００１７】
回転軸２は段付きの略円柱形状をしている。回転軸２の一端は駆動装置に、他端が負荷装置に接続される。回転軸２の端面部２ａ、２ｂは筐体１６からわずかに突出している。回転軸２は、蓋体１８に取り付けられた不図示の軸受によって支持され、回転自在となっている。回転軸２の中間部には他の部分と比較して径を小さくした起歪部２ｃが設けられている。この起歪部２ｃの円柱面には、感歪み抵抗体１５が添着されている。したがって回転軸２にねじりトルクが印加された時、起歪部２ｃに生ずる歪みを感歪み抵抗体１５によって検出することで、回転軸２に作用するトルクを測定することができる。
【００１８】
感歪み抵抗体１５は回転軸２の軸方向に±４５度の方向に最大感度を有するように添着された、例えば剪断型の歪みゲージである。感歪み抵抗体１５からの配線は回転基板１３に接続され、感歪み抵抗体１５はホイートストンブリッジ回路の一部を形成している。
【００１９】
回転基板１３は、環状の円盤形状であって、回転軸２に設けられた鍔と、回転軸２に嵌め込まれたリング状のナットとによって挟まれて、回転軸２の中間部に固着されている。回転基板１３には、感歪み抵抗体１５から引き出された配線が接続されている。回転基板１３は、感歪み抵抗体１５と合わせてホイートストンブリッジ回路を有している。回転基板１３は、増幅回路と、アナログ／デジタル変換回路と、演算回路と、変調回路と、送信回路を含んでいる。増幅回路は、感歪み抵抗体１５を含むホイートストンブリッジ回路から出力されるアナログ信号を増幅する。アナログ／デジタル変換回路は、このアナログ信号をデジタル信号に変換する。演算回路は、このデジタル信号を演算してトルク値を表すトルク信号を生成する。変調回路はデジタルのトルク信号を変調して被変調信号を生成する。送信回路は被変調信号を無線にて固定基板１４内の受信回路へ送信する。
【００２０】
受電部１２は、回転軸２の円柱面に取り付けられた環状のフェライトコアとこのフェライトコアに巻かれたコイルであって、給電部１１から電力を受電するためのものである。そして受電部１２からの引き出し線は回転基板１３に接続されている。したがって回転基板１３は、受電部１２から電力を受け取り、これを整流する整流回路により、増幅回路と、アナログ／デジタル変換回路と、演算回路と、変調回路と、送信回路と、ホイートストンブリッジ回路と、に電力を供給する。
【００２１】
給電部１１は、回転基板１３へ電力を非接触で送電するため、フェライトコアと給電コイルとを有している。フェライトコアは断面がコの字状に突出していて、受電部１２と所定の間隔にて結合して回転トランスを形成する。給電コイルはフェライトコアの突起間に巻回されている。給電部１１は固定基板１４に実装されていて、給電コイルからの引き出し線が固定基板１４に接続されている。
【００２２】
固定基板１４は、筐体１６にネジ等により固定されて配置され、給電部１１を介して回転基板１３へ電力を非接触で送電するための回路を有している。固定基板１４は、さらに回転基板１３の送信回路からトルクのデジタル信号を受信してこれを復調して電気信号にてトルク値を出力する回路と、外部から供給される電力を変換して各回路用の電源を供給する電源回路と、を有している。
【００２３】
接続コネクタ１７は、固定基板１４と配線により接続されて、電源の入力とトルク値の出力を行う。
【００２４】
図３は本発明の第１の実施形態に係るトルク変換器と駆動装置のモータとの組合せを示した斜視図である。
【００２５】
モータ２１は、回転出力するモータ軸２１ａを有している。そしてモータ軸２１ａの先端部には２つのピン２２が軸方向に沿って取り付けられている。ピン２２は、例えば略円柱形状のステンレスなどの金属であって、端部には面取り加工がなされている。モータ軸２１ａの端部には複数の各ピン２２を挿入する穴が設けられている。ピン２２はモータ軸２１ａに容易には抜けない嵌め合いで挿入されている。そしてピン２２の配置は、モータ軸２１ａの軸線を中心として回転対称である。
【００２６】
一方、トルク変換器１側の回転軸２の端面部２ａには、この２個のピン２２に対応する若干緩めの嵌合部穴４が軸方向に沿って設けられている。嵌合部穴４は、回転軸２とモータ軸２１ａの軸線を一致させるように設けられている。したがって嵌合部穴４は、回転軸２の軸線を中心として回転対称となるように設けられている。ピン２２と嵌合部穴４の嵌め合いは、モータ２１の静止時にモータ２１を矢印方向Ａへ移動させればピン２２が嵌合部穴４から抜き差しできるが、回転軸２の半径方向には、がたつきがないことが好ましい。
【００２７】
なお本実施形態ではピン２２はモータ軸２１ａ側に取り付けられているが、逆にトルク変換器１の回転軸２の側に取り付けられるものであっても良い。この場合モータ軸２１ａにピン２２と若干緩い嵌合部穴４が設けられることになる。
【００２８】
図４は本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。第２の実施形態のトルク変換器１は、２個の嵌合部穴４に加えて、回転軸２の軸心の位置に有底のネジ穴５が軸方向に沿って設けられている。
【００２９】
図５は本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器と、軸継ぎ手２３を分解して表した斜視図である。図６は本発明の第２の実施形態に係るトルク変換器と、軸継ぎ手２３が結合した時の斜視図である。
【００３０】
軸継ぎ手２３は、接続部２３ａと、弾性体部２３ｂと、スリ割り固定部２３ｃとで構成されている。軸継ぎ手２３は、トルク変換器１の回転軸２へ、過大な軸方向荷重やラジアル荷重の印加を防止するために用いられる。接続部２３ａには、２つのピン２２が取り付けられている。ピン２２は例えば略円柱形状のステンレスなどの金属であって、端部には面取り加工がなされている。接続部２３ａにはこれと嵌合する穴が設けられている。ピン２２は接続部２３ａに圧入されている。そしてピン２２の配置は、回転軸２の軸線を中心として回転対称である。
【００３１】
なお本実施形態ではピン２２は接続部２３ａ側に取り付けられているが、逆にトルク変換器１の回転軸２の側に圧入にて取り付けられるものであっても良い。この場合接続部２３ａにピン２２と若干緩い嵌合部穴４が設けられることになる。
【００３２】
接続部２３ａの中心部には貫通穴があって、ボルト２４は回転軸２の螺合用のネジ穴５に螺合して接続部２３ａを固定する。そして接続部２３ａとスリ割り固定部２３ｃは弾性体部２３ｂを介して結合している。さらにスリ割り固定部２３ｃは、中心部にモータ軸等を挿入してボルトにて締め付けてこれを固定する。このような軸継ぎ手２３をトルク変換器１に装着しておくことで駆動装置や負荷装置との接続は容易になる。
【００３３】
図７は本発明の第３の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。第３の実施形態のトルク変換器１は、回転軸２の軸中心にネジ穴５が軸方向に沿って設けられ、３個の嵌合部穴４がその回りに回転対称にて軸方向に沿って配置されている。
【００３４】
図８は本発明の第４の実施形態に係るトルク変換器の側面図である。第４の実施形態のトルク変換器１は、回転軸２の軸中心に３個のネジ穴５が回転対称で軸方向に沿って設けられ、回転軸２の軸中心に３個の嵌合部穴４も回転対称にて軸方向に沿って配置されている。
【００３５】
嵌合部穴４の数や直径、ネジ穴５の数や直径は、測定するトルクの大きさや、トルク変換器及び駆動装置の軸の寸法、形状によって適宜選択されるものである。
【００３６】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の活用例として、モータのトルク特性を測定するテストベンチなどの装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ：トルク変換器
２  ：回転軸
２ａ、２ｂ  ：端面部
２ｃ  ：起歪部
３  ：本体部
４  ：嵌合部穴
５  ：ネジ穴
１１  ：給電部
１２  ：受電部
１３  ：回転基板
１４  ：固定基板
１５  ：感歪み抵抗体
１６  ：筐体
１７  ：接続コネクタ
１８  ：蓋体
２１  ：モータ
２１ａ  ：モータ軸
２２  ：ピン
２３  ：軸継ぎ手
２３ａ  ：接続部
２３ｂ  ：弾性体部
２３ｃ  ：スリ割り固定部
２４  ：ボルト
【図１】
2020030090.tif 000003
【図２】
2020030090.tif 000004
【図３】
2020030090.tif 000005
【図４】
2020030090.tif 000006
【図５】
2020030090.tif 000007
【図６】
2020030090.tif 000008
【図７】
2020030090.tif 000009
【図８】
2020030090.tif 000010