特開 2022-134057 回転軸偏移トルクセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022134057

(43)【公開日】2022-09-14

(54)【発明の名称】回転軸偏移トルクセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/14 20060101AFI20220907BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20220907BHJP

【ＦＩ】

G01L3/14 L

B60C19/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021069340

(22)【出願日】2021-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】520433388

【氏名又は名称】株式会社アイドゥス企画

(72)【発明者】

【氏名】椚 砂土詩

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131LA05

(57)【要約】

【課題】スリップ構造で連結される回転軸を、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフトを使用し回転運動を伝達する事で、小型で耐久性が高く、静止トルクから過大トルクまで測定する事が出来るセンサが実現出来ます、モータに内臓する事が可能、モータ単体でトルク制御が出来ます。
【解決手段】スリップ構造で連結される回転軸を、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフトで連結し、負荷により生ずる偏移を可変抵抗等、位置センサで測定する事で、小型で耐久性が高く、静止トルクから過大トルクまで広範な測定が出来ます。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

同一線上で向かい合うスリップ構造（５）の２つの回転軸、親回転軸・外輪（１）子回転軸・内輪（２）回転運動を伝達する複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）回転軸の偏移を測定する可変抵抗器、マグネスケール、ローターリーエンコーダ等（４）偏移測定電気回路（７）過負荷防止機構（８）結合カバー（６）で構成する回転軸偏移ルクセンサです。

【請求項2】

親回転軸・外輪（１）と子回転軸・内輪（２）を複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）で連結、一端を負荷側に、もう一端子を駆動側に接続、回転負荷が増加すると、歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）の歪量・弾性量に比例し、親回転軸・外輪（１）と子回転軸・内輪（２）に偏移が生ずる、この偏移を可変抵抗器、マグネスケール、ロータリーエンコーダ等（４）測定する回転軸偏移トルクセンサです。

【請求項3】

パルストランスＴ１（１０）で可変抵抗器の両端ａ，ｂに電圧を印加して、可変抵抗器の一端ａと可変端子ｃの電圧をパルストランスＴ２（１１）に印加、一端ｂと可変端子ｃの電圧をパルストランスＴ３（１２）に印加、パルストランスＴ２（１１）とＴ３（１２）の二次電圧を個別に測定、電圧比率から、可変端子の位置を検出する事で、温度の影響を受けず回転軸の偏移を測定する回転軸偏移トルクセンサです。

【請求項4】

パルストランスＴ１（１０）で偏移測定電気回路（７）に駆動電圧を供給、可変抵抗器、マグネスケール、ロータリーエンコーダ等（３）で、偏移を測定、結果を、パルストランスＴ２（１１）パルストランス（１２）を使用して外部機器と通信を行う回転軸偏移トルクセンサです。

【請求項5】

回転運動を伝達する歪体を複数使用、各歪体を個別の電源で駆動し出力を直列接続する事で、耐久性が高く高出力を実現する回転軸偏移トルクセンサです。

【請求項6】

ビートを子回転軸・内輪（２）トレッドを親回転軸・外輪（１）カーカスを歪体（３）トレッドとビートの偏移を測定するセンサ（４）サイドウォールをスリップ構造（５）で構成する回転軸偏移トルクセンサです。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

親回転軸・外輪（１）と子回転軸・内輪（２）をスリップ構造で連結し回転運動を複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）を介し伝達する、親回転軸・外輪（１）子回転軸・内輪（２）の一端を負荷側に接続、もう一端を駆動側に接続、回転負荷により発生する偏移を可変抵抗器、又は偏移測定電気回路でマグネスケール、ロータリーエンコーダ等（３）の偏移を読み取り、歪体、弾性体による生ずる回転軸の偏移から回転軸トルクを算出する。構造が簡単で、小型で耐久性が高い為、ロボットハンド等の握力センサ、トルクセンサの内蔵モータ、トルクセンサ内臓タイア等、トルクセンサのハイブリット化が出来ます。

【技術背景】

【0002】

回転トルクセンサの検出部は、ロードセル、圧電素子が一般的ですが、駆動装置の一部として使用する場合、複数の歪体、弾性スポーク・弾性シャフトを使用してトルクの分散を行う事で小型で耐久性が高く、広域のトルク測定が可能な回転軸トルクセンサが実現出来ます。

【発明の概要】

【発明が解消しようとする課題】

【0003】

駆動系の回転トルクセンサは静止トルクから過大トルクに対応し、小型で高耐久性を実現する必要が有ります、親回転軸・外輪（１）、子回転軸・内輪（２）をスリップ構造（５）で連結し、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフトで回転運動を伝達、回転負荷により生じる親回転軸・外輪（１）、子回転軸・内輪（２）の偏移を可変抵抗、又は偏移測定電気回路でマグネスケール、ロータリーエンコーダ等（３）の偏移を読み取り、歪量、弾性量から回転軸トルクを算出する。
構造が簡単で、小型で高耐久性が可能の為、モータに組み込む事が出来、繊維、線類、ロール材等の供給巻取りをモータ単体で制御出来きます、釣り竿を使用しないリール、タイヤの応用する事でトルク測定機能を持つＡＩタイアも可能と成ります。

【課題を解決する為の手段】

【0004】

親回転軸・外輪（１）子回転軸・内輪（２）はスリップ構造（５）連結され過負荷防止構造（８）を有し、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）介して回転運動を伝達する、親回転軸・外輪（１）と子回転軸・内輪（２）は回転負荷により偏移を生ずる為、可変抵抗器、又は、偏移測定電気回路でマグネスケール、ロータリーエンコーダ等（３）で偏移を読み取り歪量、弾性量から回転軸トルクを算出します。

【0005】

測定信号は、アナログ方式ではスイッチングトランスＴ１（１０）で給電し、可変抵抗器で分圧された電圧をスイッチグトランスＴ２（１１）Ｔ３（１２）で出力する、ディジタル方式ではスイッチングトランスＴ１（１０）で給電し、偏移測定電気回路で測定し通信用スイッチングトランス送信Ｔ２（１１）受信Ｔ３（１２）を使用して外部機器とインターフェスする。

【発明の効果】

【0006】

親回転軸・外輪（１）、子回転軸・内輪（２）をスリップ構造（５）で連結し回転運動を、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）を介して伝達する事で生ずる偏移から回転トルクを算出、小型で耐久性が高く、静止トルクから過大トルクまで、広域を測定する回転軸トルクセンサが実現出来ます。
モータに組込む事で、モータ単体で回転トルクを測定しながら駆動電力を制御出来る為、微細螺子の締め付け、ロボットハンドの握力制御、繊維、線類、ロール材の供給巻取りを張力調整機構無しに実現出来ます、釣り竿をしないリール、トルク制御が出来るインホールモータ、引いてはラジアルタイヤに応用する事でトルク測定機能を有するＡＩタイヤ等、発展性が多くＥＶ時代に於いて技術の発展に寄与します。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】この出願に係る発明の第一の実施の形態を示す断面図です。

【図2】この出願に係る発明の第一の実施の形態を示す等価電気回路図で（ａ）はアナログ方式（ｂ）はディジタル方式を示す。

【図3】この出願に係る発明の第一の実施の形態を示す断面図です。

【発明を実施するための形態】

【0008】

スリップ構造（５）を持つ親回転軸・内輪（１）子回転軸・外輪（２）を組み合わせる、可変抵抗器、マグネスケール、ロータリーエンコーダ等（４）偏移測定電気回路（７）取付ける、複数の歪体、弾性スポーク、弾性シャフト（３）を装着し、結合カバー（６）で固定する、給電トランスＴ１（１０）信号トランスＴ２（１１）、信号トランスＴ３（１２）を取り付ける。

【符号の説明】

【0009】

１ 親回転軸・外輪
２ 子回転軸・内輪
３ 歪体、弾性スポーク、弾性シャフト
４ 可変抵抗器、マグネスケール、ロータリーエンコーダ等
５ スリップ構造
６ 結合カバー
７ 偏移測定電気回路
８ 過負荷防止機構
１０ 給電トランスＴ１
１１ 信号トランスＴ２
１２ 信号トランスＴ３

【図1】

【図2】

【図3】