(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正するトルクメータの測定軸に接続されて該測定軸と一体に回動するレバーと、
該レバーを介して前記トルクメータにトルクを付加するための荷重を付加することが可能な荷重付加手段と、
を備えて、
前記荷重付加手段により付加された荷重と前記レバーの長さとの関係で前記トルクメータに付加されたトルク値が演算可能となっているトルク校正装置において、
前記荷重付加手段により荷重が付加されているときの前記レバーの水平方向長さを計測可能なレバー長計測手段を備え、
該レバー長計測手段により計測された前記レバーの水平方向長さと、前記荷重付加手段により付加された荷重との関係により、前記トルクメータに付加されているトルク値が演算可能となっていることを特徴とするトルク校正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、校正するトルクメータの測定軸に接続されて該測定軸と一体に回動するレバーと、該レバーを介してトルクメータにトルクを付加するための荷重を付加することが可能な荷重付加手段と、を備えたトルク校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルク校正装置は、トルクメータの校正試験を行う装置であり、一般的に、校正するトルクメータの測定軸に接続されて該測定軸と一体に回動するレバーと、該レバーを介してトルクメータにトルクを付加するための荷重を付加することが可能な荷重付加手段と、を備えている。
従来、上記のようなトルク校正装置では、荷重付加手段によりレバーに付加された荷重と、予め測定してあるレバーの長さ（力の作用点から測定軸までの距離）との関係により、トルクメータに付加されているトルク値（校正に際して基準となるトルク値）を導き出すようにしている。
そして、たわみ等によるレバー長の変化を低減するため、上記レバーは、その剛性が十分に大きくなるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトルク校正装置では、剛性が十分に大きくなるようにレバーを構成していたため、レバーの質量が大きくなって、このレバーを支持する軸受の負荷容量が増大してしまうという問題点を有していた。
また、上記従来のトルク校正装置では、予め測定しておいたレバー長を用いてトルクメータに付加しているトルク値を導き出すようにしていたため、経時変化等によりレバーが変形した場合には、トルク値の検出精度が低下してしまうという問題点もあった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、レバーを軽量化することが可能であるとともに、トルクメータに付加しているトルク値の検出精度を向上させることが可能なトルク校正装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、
校正するトルクメータ（２）の測定軸に接続されて該測定軸と一体に回動するレバー（１０）と、
該レバーを介して前記トルクメータにトルクを付加するための荷重を付加することが可能な荷重付加手段（３０）と、
を備えて、
前記荷重付加手段により付加された荷重と前記レバーの長さとの関係で前記トルクメータに付加されたトルク値が演算可能となっているトルク校正装置（１）において、
前記荷重付加手段により荷重が付加されているときの前記レバーの水平方向長さを計測可能なレバー長計測手段（２０）を備え、
該レバー長計測手段により計測された前記レバーの水平方向長さと、前記荷重付加手段により付加された荷重との関係により、前記トルクメータに付加されているトルク値が演算可能となっている構成とした。
【０００６】
この請求項１記載の発明によれば、レバー長計測手段により計測されたレバーの水平方向長さと、荷重付加手段により付加された荷重との関係により、トルクメータに付加されているトルク値が演算可能となっているため、荷重付加手段に付加された荷重によりレバーにたわみが生じてその長さが変化したとしても、トルク値を正確に導き出すことができる。
そのため、従来と比較してレバーの剛性を低くすることができ、それにより、レバーを軽量化することが可能になる。
【０００９】
ここで、レバー長計測手段には、例えば、レーザ光源を用いた光学系の変位計、うず電流式の変位センサ、静電容量式変位センサなどが挙げられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図１〜図５の図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るトルク校正装置を示す斜視図である。図２は、図１のトルク校正装置のトルクメータ取付部周辺を示す斜視図である。図３は、図１のトルク校正装置を構成する制御装置及び該制御装置に接続される各種電気機器を示すブロック図である。また、図４は図１のトルク校正装置に備わるレバーを拡大して示す図、図５はレバーのたわみによる長さ変化を説明する図である。
【００１２】
この実施の形態のトルク校正装置１は、図１に示すように、校正するトルクメータ２を取り付けるトルクメータ取付部１５、該トルクメータ取付部１５にあるトルクメータ２の測定軸の一方に接続されて該測定軸と一体に回動するレバー１０、該レバー１０の回動位置を調整するサーボモータ１４、レバー１０の水平方向の長さを測定するレバー長測定手段２０、レバー１０を介してトルクメータ２にトルクを付加する荷重付加手段３０、前記荷重付加手段３０の制御等を行う制御装置５０（図３）等により構成されている。
【００１３】
トルクメータ２は、トルクを測定するための測定軸を有し、トルクメータ取付部１５に組み付けられた状態において、図２に示すように、その測定軸の一端がサーボモータ１４の出力軸に、一方、測定軸の他端がレバー１０に、それぞれフランジ状の取付部材１６，…等を介して接続されている。即ち、レバー１０、トルクメータ２の測定軸及びサーボモータ１４の出力軸は、それぞれトルクを伝達可能な状態で直列に接続されている。
【００１４】
レバー１０は、その中央に架設された支軸１１が、本体フレーム１Ａ（図１）に設けられた軸受１２に支持されて、本体フレーム１Ａに対し回動自在となっている。
このレバー１０の両端には、図２及び図４に示すように、後述の重錘群３１に備わる釣り棒３１ｂと連結自在な釣り棒固定部１３ｂが、メタルバンド１３ａを介して取り付けられている。
【００１５】
サーボモータ１４は、図１に示すように、本体フレーム１Ａ上端に設けられたレール１８に沿って水平移動可能な可動テーブル１７上に設置されている。
この可動テーブル１７は、トルクメータ２の着脱に際してトルクメータ２の測定軸方向（レバー１０に対して近接離間する方向）に移動される。
【００１６】
荷重付加手段３０は、図１〜図３に示すように、複数の重錘３１ａ，…を直列に連結してなる複数種類（ここでは、３種）の重錘群３１，…と、これら重錘群３１，…を載置するテーブル３２と、レバー１０に吊り下げる重錘群３１，…の交換に際してテーブル３２を回転する重錘切換モータ３３ａと、レバー１０に付加する荷重（レバー１０に吊り下げる重錘３１ａ，…の数量）を増減するためにテーブル３２を昇降させるトルクレンジ切換モータ３３ｂと、テーブル３２の高さを検出可能なロータリエンコーダ３４と、レバー１０に付加されている荷重を検出可能なロードセル３５，…と、制御装置５０による制御の下、トルクレンジ切換モータ３３ｂや重錘切換モータ３３ａを制御する重錘加除コントローラ３６等により構成されている。
【００１７】
レバー長測定手段２０は、図３に示すように、例えば、レーザ光源２１を用いた光学系の変位計により構成されている。
この変位計は、本体フレーム１Ａに配設されたレーザ光源２１、反射ミラー２２，２２及びビームスプリッタ２３、レバー１０に配設された反射ミラー２４，２４、ビームスプリッタ２６，２６、コーナーキューブ２７，…及び光電変換器２５，２５等からなる。
この変位計において、レーザ光源２１から出力されたレーザ光は、先ず、ビームスプリッタ２３及び反射ミラー２２を介してレバー１０の両端部に入射する。
次いで、レバー１０に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ２６で分岐した後、反射ミラー２４及びコーナーキューブ２７によって構成された２つの光路を経由して、それぞれ光電変換器２５へと入射する。
光電変換器２５に入射したレーザ光は干渉を起こし、その明暗の信号が測定レシーバ２８，２８、測長器コントローラ２９を介して制御装置５０に出力される。
この出力信号に基づいて、制御装置５０では、２つの分岐光の光路差が演算され、この演算結果からレバーの水平方向の長さ（図４に示すレバー長Ｌ）が導き出される。
荷重付加手段３０が荷重を付加している状態において、レバー１０は、図５に示すように、たわみが生じて長さが変化する。
このたわみが生じている状態のレバー長Ｌは、荷重付加手段３０が荷重を付加する前の状態（たわみが生じてない状態）のレバー長Ｌ０から、たわみによるレバー長の変化量ΔＬを減算することにより導き出すことができる。
即ち、制御装置５０では、上記変位計からの出力に基づきレバー長の変化量ΔＬを演算し、このレバー長の変化量ΔＬとレバー長Ｌ０から実際のレバー長Ｌを導き出すようになっている。
なお、上記変位計によりレバー取付位置のズレを検出し、レバー長Ｌを補正することも可能である。
【００１８】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｏインターフェイス等を備え、ＲＯＭ中に書き込まれている制御プログラムや制御データに従いＩ／Ｏインターフェイスに接続された各種機器を制御するようになっている。
制御装置５０には、図３に示すように、ＣＲＴ５１や、図には現れないキーボード等の入力手段が接続される他、サーボモータコントローラ１４Ａ、傾斜アンプ１９Ａ、測長器コントローラ２９、ロードセルアンプ３５Ａ、３５Ｂ、重錘加除コントローラ３６及びトルクメータアンプ２Ａ等が接続されている。
そして、サーボモータコントローラ１４Ａにはサーボモータ１４が、傾斜アンプ１９Ａにはレバー傾斜センサ１９，１９が、測長器コントローラ２９には測定レシーバ２８，２８が、ロードセルアンプ３５Ａ、３５Ｂにはロードセル３５，…が、重錘加除コントローラ３６には重錘切換モータ３３ａ、トルクレンジ切換モータ３３ｂ及びロータリエンコーダ３４が、トルクメータアンプ２Ａにはトルクメータ２が、それぞれ接続されている。
【００１９】
この制御装置５０は、トルクメータ２に所望のトルクを付加するため、重錘加除コントローラ３６を介して荷重付加手段３０を制御する。
即ち、キーボード等の入力手段からの入力や、ロードセルアンプ３５Ａ、３５Ｂを介してロードセル３５，…から入力された入力信号等に基づいて、重錘切換モータ３３ａを駆動することによりテーブルを回転してレバー１０端部の下方位置に所望の重錘群３１を配置すると共に、トルクレンジ切換モータ３３ｂを駆動することによりテーブル３２を昇降してレバー１０に吊り下げる重錘３１ａの数量を調整し、トルクメータ２に付加するトルクを制御する。
また、制御装置５０は、トルクメータ２にトルクを付加した際に、傾斜センサアンプ１９Ａを介してレバー傾斜センサ１９，１９から入力された入力信号等に基づいてレバー１０の傾斜状態を検出すると共に、この検出に基づいてレバー１０を地面に対し水平に保持すべく、サーボモータコントローラ１４Ａを介してサーボモータ１４を駆動制御する。
そして、制御装置５０は、測長器コントローラ２９を介して測定レシーバ２８，２８から入力された入力信号等に基づいて、前述したように実際のレバー長Ｌ（たわみが生じている状態）を求めると共に、このレバー長Ｌと荷重付加手段３０がレバー１０に付加している荷重との関係により、トルクメータ２に付加しているトルク値を演算する。そして、この基準となるトルク値（トルク基準値）と、トルクメータアンプ２Ａを介してトルクメータ２から出力されたトルク値（トルク測定値）とによりトルクメータ２の校正を行う。
【００２０】
この実施の形態のトルク校正装置１によれば、荷重付加手段３０がトルクを付加しているときのレバー１０の水平方向の長さを計測可能なレバー長計測手段２０と、該レバー長計測手段２０による計測結果に基づいて、トルクメータ２に付加しているトルク値を演算可能な制御装置５０と、を備えたため、トルクメータ２に付加しているトルク値は、荷重付加手段３０がトルクを付加している状態でレバー長計測手段２０により計測されたレバー１０の長さに基づいて導き出されることとなる。
従って、例えば、荷重付加手段３０によるトルク付加によりレバー１０にたわみ等が生じてレバー１０の長さが変化したり、或いは、経時変化によりレバー１０が変形しても、トルク値を正確に検出することができる。
そのため、従来と比較してレバー１０の剛性を低くすることができ、それにより、レバー１０を軽量化することが可能になる。
【００２１】
なお、この実施の形態では、レバー長計測手段２０として、レーザ光源を用いた光学系の変位計を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、うず電流式の変位センサ、静電容量式変位センサなど、非接触でレバーの微少な変位を検出できるものであれば、どのようなものとしてもよい。
また、荷重付加手段３０の構成やレバー１０の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、レバー長計測手段により計測されたレバーの水平方向長さと、荷重付加手段により付加された荷重との関係により、トルクメータに付加されているトルク値が演算可能となっているため、荷重付加手段に付加された荷重によりレバーにたわみが生じてその長さが変化したとしても、トルク値を正確に導き出すことができる。
そのため、従来と比較してレバーの剛性を低くすることができ、それにより、レバーを軽量化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク校正装置を示す斜視図である。
【図２】図１のトルク校正装置のトルクメータ取付部周辺を示す斜視図である。
【図３】図１のトルク校正装置を構成する制御装置及び該制御装置に接続される各種電気機器を示すブロック図である。
【図４】図１のトルク校正装置に備わるレバーを拡大して示す図である。
【図５】レバーのたわみによる長さ変化を説明する図である。
【符号の説明】
１      トルク校正装置
１Ａ    本体フレーム
２      トルクメータ
１０    レバー
２０    レバー長測定手段
３０    荷重付加手段
３１ａ  重錘
５０    制御装置
【図１】
0004250278.tif 000002
【図２】
0004250278.tif 000003
【図３】
0004250278.tif 000004
【図４】
0004250278.tif 000005
【図５】
0004250278.tif 000006