(57)【要約】【課題】受光ファイバーの取付けの作業性とメンテナンスの作業性の向上を図る回転体トルク測定装置を提供する。【解決手段】本発明の回転体トルク測定装置１０は、駆動側フランジ部１２と負荷側フランジ部１４との間に中空体部１３が形成された回転本体１１と、中空体部１３の中空部１９に取付けられるトルク検出部２１と、回転本体１１の外周に設けられ、トルク検出部２１よりの出力により発光し光信号を出力する発光素子２７と、回転本体１１の外側に設けられ、発光素子２７よりの光信号を受信する受光ファイバー３１と、回転本体１１の外側に設けられる半割構造の環状部１６を一次コイル４２とし、回転本体１１の外周部に設けられる二次コイル４３とにより回転本体１１に電力供給する回転トランス４１とを備えることとした【選択図】      図１
2004205428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側の回転軸に取付けられる駆動側フランジ部と負荷側の回転軸に取付けられる負荷側フランジ部との間に中空体部が形成された回転本体と、前記中空体部の中空部に取付けられるトルク検出部と、前記回転本体の外周に設けられ、前記トルク検出部よりの出力により発光し光信号を出力する発光素子と、前記回転本体の外側に設けられ、前記発光素子よりの光信号を受信する受光ファイバーと、前記回転本体の外側に設けられる半割構造の環状部を一次コイルとし、前記回転本体の外周部に設けられる二次コイルとにより回転本体に電力供給する回転トランスとを備えたことを特徴とする回転体トルク測定装置。
【請求項２】
前記発光素子は前記回転本体の外周に複数設けられ、前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず常に前記光信号を受信する長さとすることを特徴とする請求項１に記載の回転体トルク測定装置。
【請求項３】
前記受光ファイバーは、両端部をそれぞれＬ字形に折り曲げることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転体トルク測定装置。
【請求項４】
前記受光ファイバーの、前記Ｌ字形に折り曲げられた両端部に前記発光素子よりの光信号を遮光する遮光板をそれぞれ設けることを特徴とする請求項３に記載の回転体トルク測定装置。
【請求項５】
前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず１個または２個の前記発光素子よりの光信号を受信する長さとすることを特徴とする請求項２に記載の回転体トルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体のトルクを回転部に非接触で測定するトルク測定装置に関し、特に、受光ファイバーの取付けの作業性とメンテナンスの作業性の向上を図る回転体トルク測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体トルク測定装置は、回転体と負荷との間の回転軸に設けられ、回転体と負荷との間の回転トルクを回転部に非接触で測定するもので、例えば、自動車の車輪により回転させられるシャーシダイナモにおいて測定ロ―ラとブレーキ装置との間の回転トルクの測定に用いられるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の回転体トルク測定装置の一部を切欠いた側面図であり、図６は、従来の回転体トルク測定装置の正面図である。
【０００４】
図５と図６とに示すように、従来の回転体トルク測定装置５０は、駆動側の回転軸９１と負荷側の回転軸９３との間に取付けられる回転本体５１と、回転本体５１の外側に固定される固定体５５とで構成され、駆動側の回転軸９１と負荷側の回転軸９３との間に取付けられる。回転本体５１は、駆動側の回転軸９１のフランジ９２に取付けられる駆動側フランジ部５２と、負荷側の回転軸９３のフランジ９４に取付けられる負荷側フランジ部５４と、駆動側フランジ部５２と負荷側フランジ部５４の間の中空体部５３とが一体に形成されたものであり、固定体５５は、負荷側フランジ部５４の外側に設けられる環状部５６と、取付固定部５８を介し環状部５６が固定される筺体５７とで構成されている。
【０００５】
負荷側フランジ部５４の外側に設けられる環状部５６には一次コイル８２が設けられ、負荷側フランジ部５４の外周部には二次コイル８３が設けられ、一次コイル８２と二次コイル８３とで回転トランス８１が構成されて回転本体５１に電力供給が行われる。
【０００６】
中空体部５３の中空部５９には歪ゲージのトルク検出部６１が設けられ、トルク検出部６１よりの出力により発光し光信号を出力する発光素子６７が負荷側フランジ部６４の外周に沿って複数設けられ、環状部５６には一次コイル８２と並んで発光素子６７よりの光信号を受信する受光ファイバー７１が取付けられ、受光ファイバー７１の端部には電気信号に変換する光信号変換部（図示せず）が設けられている。
【０００７】
回転体トルク測定装置５０は、駆動側の回転軸９１が作動するとき、トルク検出部６１よりの出力が発光素子６７と受光ファイバー７１とを介し光信号変換部により検出され、回転トルクの測定が行われる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２５６６号公報
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたごとく、従来の回転体トルク測定装置５０は、回転体と負荷との間の回転軸に設けられ、回転体と負荷との間の回転トルクを回転軸や回転本体などの回転部に非接触で測定することができるが、発光素子６７よりの光信号を受信する受光ファイバー７１は、傷などが発生すると光信号の特性が損なわれる可能性があるため環状部５６の溝に沿って慎重に取付けを行う必要があり、さらなる作業性の向上が要望されていた。また、特に、回転体の回転トルクの測定環境はオイルミストなどが発生する場合が多く、受光ファイバー７１の交換作業や清掃作業などのメンテナンスの作業性の向上も要望されていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、受光ファイバーの取付けの作業性とメンテナンスの作業性の向上を図る回転体トルク測定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転体トルク測定装置は、駆動側の回転軸に取付けられる駆動側フランジ部と負荷側の回転軸に取付けられる負荷側フランジ部との間に中空体部が形成された回転本体と、前記中空体部の中空部に取付けられるトルク検出部と、前記回転本体の外周に設けられ、前記トルク検出部よりの出力により発光し光信号を出力する発光素子と、前記回転本体の外側に設けられ、前記発光素子よりの光信号を受信する受光ファイバーと、前記回転本体の外側に設けられる半割構造の環状部を一次コイルとし、前記回転本体の外周部に設けられる二次コイルとにより回転本体に電力供給する回転トランスとを備えることとした。
【００１１】
また、前記発光素子は前記回転本体の外周に複数設けられ、前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず常に前記光信号を受信する長さとすることとした。
【００１２】
また、前記受光ファイバーは、両端部をそれぞれＬ字形に折り曲げることとした。
【００１３】
また、前記受光ファイバーの、前記Ｌ字形に折り曲げられた両端部に前記発光素子よりの光信号を遮光する遮光板をそれぞれ設けることとした。
【００１４】
さらに、前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず１個または２個の前記発光素子よりの光信号を受信する長さとすることとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置の一部を切欠いた側面図であり、図２は、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置の正面図である。る。
【００１７】
図１と図２とに示すように、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置１０は、駆動側の回転軸９１と負荷側の回転軸９３との間に取付けられる回転本体１１と、回転本体１１の外側に固定される固定体１５とで構成され、駆動側の回転軸９１と負荷側の回転軸９３との間に取付けられる。回転本体１１は、駆動側の回転軸９１のフランジ９２に取付けられる駆動側フランジ部１２と、負荷側の回転軸９３のフランジ９４に取付けられる負荷側フランジ部１４と、駆動側フランジ部１２と負荷側フランジ部１４の間の中空体部１３とが一体に形成されたものであり、固定体１５は、負荷側フランジ部１４の外側に設けられる半割構造の環状部１６と、半割構造の環状部１６が固定される筺体１７とで構成されている。
【００１８】
駆動側フランジ部１２は、ねじ（図示せず）がフランジ９２の取付穴９２ａを介し駆動側フランジ部１２のねじ穴１２ａに取付けられ、フランジ９２に固定される。また、負荷側フランジ部１４は、ねじ（図示せず）がフランジ９４の取付穴９４ａを介し負荷側フランジ部１４のねじ穴１４ａに取付けられ、フランジ９４に固定される。中空体部１３は、駆動側フランジ部１２と負荷側フランジ部１４とによりねじられ、起歪体となる。
【００１９】
半割構造の環状部１６は、半割環状部１６ａ、１６ｂの上端どうしが連結部１６Ｔにより連結されたもので、半割環状部１６ａ、１６ｂの下端は筺体１７に取付けられた取付固定部１８ａ、１８ｂに絶縁状態で固定されている。即ち、半割構造の環状部１６は、下端が切り欠かれた不連続の環状形状で絶縁状態にされ固定されているため、半割構造の環状部１６を図４に示す一次コイル４２とすることができる。この一次コイル４２と、負荷側フランジ部１４の外周部に設けられた二次コイル４３とにより回転トランス４１を構成し、回転本体１１に電力供給を行うことができる。
【００２０】
中空体部１３の中空部１９には歪ゲージのトルク検出部２１が設けられ、負荷側フランジ部１４には外周に沿ってトルク検出部２１よりの出力により発光する発光素子２７が複数設けられている。筺体１７には、コンパクトに筺体１７に収納するために両端部をそれぞれＬ字形に折り曲げられた直線形状で発光素子２７よりの光信号を受信する受光ファイバー３１が設けられ、受光ファイバー３１の端部面側には光信号を検出し電気信号に変換する光信号変換部３３ａ、３３ｂが光ハイパスフィルタ３２ａ、３２ｂを介し設けられている。実装基板２８には、回転本体１１の電子部品が実装されている。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置に用いられる受光ファイバーが発光素子より光信号を受信するときの状況図を示し、図３（ａ）は、受光ファイバーが２個の発光素子よりの光信号を受光長Ｌの両端部で受光するときの状況図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状況より発光素子が回転移動したときの状況図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状況より発光素子がさらに回転移動したときの状況図である。
【００２２】
本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置は、回転軸が停止し回転トルクがかかっているときでも、低速回転しているときでも回転トルクの測定を行うことができるように、図１に示す発光素子２７の設置数と、受光ファイバー３１の受光長Ｌの設定を行っている。回転軸が停止しているときでも低速回転しているときでも回転トルクの測定を行うためには、複数の発光素子２７よりのいずれかの光信号を受光ファイバー３１で常に受信する必要がある。発光素子２７の設置数を増やすと、受光ファイバー３１の受光長Ｌは短くて済むがコスト増につながるため、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置１０は、発光素子２７の設置数を８個とし受光ファイバー３１の受光長Ｌの設定を行っている。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、受光ファイバー３１は、図２に示した発光素子２７ａ、２７ｂよりの光信号を受光長Ｌの両端部で受信できるように、受光長Ｌが設定されている。右傾斜方向よりの光信号は受光ファイバー３１の中を左方向に主に流れ、光ハイパスフィルタ３２ａを介し光信号変換部３３ａで受信することができ、左傾斜方向よりの光信号は受光ファイバー３１の中を右方向に主に流れ、光ハイパスフィルタ３２ｂを介し光信号変換部３３ｂで受信することができる。
【００２４】
矢印Ｒで示すように負荷側フランジ部１４が回転し発光素子２７ａ、２７ｂが回転移動すると、図３（ｂ）に示すように、受光ファイバー３１は、発光素子２７ａよりの光信号を受光し、光ハイパスフィルタ３２ｂを介し主に光信号変換部３３ｂで受信することができる。さらに負荷側フランジ部１４が回転し発光素子２７ａが回転移動すると、図３（ｃ）に示すように、受光ファイバー３１は、発光素子２７ａよりの光信号を受光し、光ハイパスフィルタ３２ａを介し主に光信号変換部３３ａで受信することができる。図２に示した発光素子２７ａ〜２７ｎは互いに等間隔で配置されており、受光ファイバー３１は、常に発光素子より連続的に光信号を受光することができる。
【００２５】
受光ファイバー３１は、両端でＬ字形状に曲げられた部分で光信号を受光した場合には、光ファイバーの屈折により受光量が受光ファイバー３１の中心にある時に比較して大きくなる。受光ファイバー３１で受光した光量を極力均一にする為に受光ファイバー３１の両端でＬ字形状に曲げられた部分の上部には遮光板３９が設けられている。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置における回転トルク検出のブロック図である。
【００２７】
図１に示す起歪体の中空体部１３の中空部１９には円周方向に沿って歪ゲージが貼付され、貼付された歪ゲージがホイートストーンブリッジに組まれてトルク検出部２１が形成されている。図４に示すように、回転本体側のブロック２０では、トルク検出部２１よりのアナログ出力は増幅部２２で増幅されフィルタ２３で雑音が除去され、雑音が除去されたフィルタ２３よりのアナログ出力は、電圧周波数変換部２４により周波数データに変換される。電圧周波数変換部２４よりの周波数データは、分周部２５で分周された後に電力増幅部２６で電力増幅され、発光素子２７より受光ファイバー３１に向け光信号として送出される。
【００２８】
固定体側のブロック３０では、発光素子２７よりの光信号を受光ファイバー３１により受信し、受信した光信号は、光ハイパスフィルタ３２で蛍光灯などによる外光が除去され、光信号変換部３３により電気信号の周波数データに戻される。電気信号に戻された周波数データは、周波数電圧変換部３４によりアナログ信号に変換され出力フィルタ３５により雑音が除去されトルク信号となる。図３では、光信号変換部３３は、受光ファイバー３１の両端に設け光信号変換部３３ａ、３３ｂとした場合につき説明したが、この場合、光信号変換部３３ａ、３３ｂの出力は加算して周波数電圧変換部３４に出力することができる。
【００２９】
電源供給側のブロック４０では、固定体側には発信部４４と、電力増幅部４５とが設けられており、発信部４４で所定の周波数信号が発信される。発信部４４よりの周波数信号は、電力増幅部４５で電力増幅された後に回転トランス部４１を介し回転本体側の整流部４６に送られ整流部４６で直流にされて、回転本体側のブロック２０の電力として供給される。回転トランス部４１は、前記したごとく図２に示す半割構造の環状部１６を一次コイル４２とし、負荷側フランジ部１４（図２参照）の外周部に設けられた二次コイル４３とにより構成されている。
【００３０】
以上に述べたように、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置１０は、駆動側の回転軸９１が作動するとき、トルク検出部２１よりのトルク信号が発光素子１７と受光ファイバー３１とを介し光信号変換部３３により検出され、回転トルクの測定が行われるが、負荷側フランジ部１４の外側に設けられる環状部１６を半割構造とし、さらに、受光ファイバー３１は筺体１７に固定されるため、受光ファイバーの取付けと、環状部１６の取付け取外しを容易にでき、受光ファイバーの取付けの作業性とメンテナンスの作業性を向上することができる。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置１０では受光ファイバー３１は１本の場合につき説明したが、複数本とし両端でそれぞれ一個または複数個の光信号変換部３３で受光することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の回転体トルク測定装置は、駆動側の回転軸に取付けられる駆動側フランジ部と負荷側の回転軸に取付けられる負荷側フランジ部との間に中空体部が形成された回転本体と、前記中空体部の中空部に取付けられるトルク検出部と、前記回転本体の外周に設けられ、前記トルク検出部よりの出力により発光し光信号を出力する発光素子と、前記回転本体の外側に設けられ、前記発光素子よりの光信号を受信する受光ファイバーと、前記回転本体の外側に設けられる半割構造の環状部を一次コイルとし、前記回転本体の外周部に設けられる二次コイルとにより回転本体に電力供給する回転トランスとを備えることとしたため、受光ファイバーの取付けと、環状部の取付け取外しを容易にでき、受光ファイバーの取付けの作業性とメンテナンスの作業性を向上することができる。
【００３３】
また、前記発光素子は前記回転本体の外周に複数設けられ、前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず常に前記光信号を受信する長さとすることとしたため、受光ファイバーは、常に発光素子より連続的に光信号を受光し、回転軸が停止し回転トルクがかかっているときでも、低速回転しているときでも回転トルクの測定を行うことができる。
【００３４】
また、前記受光ファイバーは、両端部をそれぞれＬ字形に折り曲げることとしたため、受光ファイバーを筺体にコンパクトに収納することができる。
【００３５】
また、前記受光ファイバーは、前記Ｌ字形に折り曲げられた両端部に前記発光素子よりの光信号を遮光する遮光板をそれぞれ設けることとしたため、受光ファイバー３１で受光した光量を極力均一にでき、光信号の特性が損なわれることを防ぐことができる。
【００３６】
さらに、前記受光ファイバーは、前記回転本体の回転位置に係わらず１個または２個の前記発光素子よりの光信号を受信する長さとすることとしたため、受光ファイバーは、常に発光素子より連続的に光信号を受光し、的確に回転トルクの測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置の一部を切欠いた側面図である。
【図２】本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置に用いられる受光ファイバーが発光素子より光信号を受信するときの状況図を示し、図３（ａ）は、受光ファイバーが２個の発光素子よりの光信号を受光長Ｌの両端部で受光するときの状況図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状況より発光素子が回転移動したときの状況図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状況より発光素子がさらに回転移動したときの状況図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の回転体トルク測定装置における回転トルク検出のブロック図である。
【図５】従来の回転体トルク測定装置の一部を切欠いた側面図である。
【図６】従来の回転体トルク測定装置の正面図である。
【符号の説明】
１０  回転体トルク測定装置
１１  回転本体
１２  駆動側フランジ部
１３  中空体部
１４  負荷側フランジ部
１５  固定体
１６  半割構造の環状部
１６ａ、１６ｂ  半割環状部
１７  筺体
２０  回転本体側のブロック
２１  トルク検出部
２２  増幅部
２３  フィルタ
２４  電圧周波数変換部
２５  分周部
２６  電力増幅部
２７  発光素子
３０  固定体側のブロック
３１  受光ファイバー
３２  光ハイパスフィルタ
３３  光信号変換部
３４  周波数電圧変換部
３５  出力フィルタ
３９  遮光板
４０  電源供給側のブロック
４１  回転トランス
４２  一次コイル
４３  二次コイル
４４  発信部
４５  電力増幅部
４６  整流部
【図１】
2004205428.tif 000003
【図２】
2004205428.tif 000004
【図３】
2004205428.tif 000005
【図４】
2004205428.tif 000006
【図５】
2004205428.tif 000007
【図６】
2004205428.tif 000008