トルクセンサー ポピュラーサイエンス 第3回—センサーの選択と組立性能指標

最初で最も核心的なカテゴリーは、包括的な性能指標からなり、5つの主要なパラメータを網羅しています。.

最初の指標は定格負荷であり、一般に測定範囲と呼ばれます。センサーの設計上の測定範囲値を明確に指定する必要があります。この値は、すべての通常運転条件下での全負荷範囲をカバーしなければなりません。.

2つ目の指標は過負荷要件です。過負荷は安全過負荷と極限過負荷の2段階に分類されます。実際の運用においては、過負荷状態をできるだけ避けるべきであることを強調します。.

  1. 安全過負荷: これはセンサーが受けた負荷が定格負荷を超える状態を指します。負荷が除去された後も測定精度はわずかに低下するだけで、一般的には一定のゼロ点シフトが生じます。当社製品の安全過負荷能力は定格負荷の200%から300%までとなっています。.
  2. 極限過負荷: この閾値に達した場合、センサーは構造的完全性を保ちますが、全負荷が除去されると測定精度が低下し、ゼロ点ドリフトが大幅に生じます。当社製品の極限過負荷能力は定格負荷の300%から500%までとなっています。.

定格負荷および過負荷のパラメータを設計する際、お客様には減速機の定格出力トルク、起動停止トルク、最大瞬間トルクを総合的に評価することを推奨します。一般的に、トルクセンサーの定格負荷(測定範囲)は通常運転時の出力トルクをカバーしなければなりません。理想的には、通常運転時の最大測定負荷は全測定範囲の約70%に相当し、安全過負荷の定格値は実際の運用で発生しうる最大瞬間トルクをカバーする必要があります。この観点から、定格負荷を過度に上げることは推奨されません。なぜなら、それによりセンサーの信号対雑音比が損なわれるからです。.

3つ目の指標は精度、特に再現性精度です。これは同じ負荷を繰り返し測定した際の読み取り値の偏差幅を示します。当社の標準製品ではこの指標を0.3% F.S.(フルスケール)以内に抑えています。.

4つ目の指標は正確性です。正確性はしばしば精度と混同される用語ですが、正確性とは測定値と真値との偏差の度合いを指し、主に非直線性やヒステリシスの影響を受けます。当社製品の組み合わせた正確性は1% F.S.以内に維持されています。.

5つ目の指標は偏心負荷耐性です。これはトルク以外の負荷が加わった場合のセンサーの性能を表します。このような状況下では、センサーは高い剛性と最小限の変形を維持しなければならず、不要な出力(クロストーク)はできるだけ低く抑える必要があります。この指標はセンサーの実際の用途に応じて決定されます:

  1. カップ型減速機の場合: センサーはクロスローラーベアリングを介して結合できます。このベアリングは軸方向および径方向の力と、負荷端からの曲げモーメントを同時に受け止めます。その結果、運転中はセンサーに作用する力はトルクのみとなります。この設計により、余分な負荷によるクロストーク干渉を抑制し、測定精度を保証するとともに、システムの剛性を大幅に高められるため、センサーに対する厳しい偏心負荷耐性の要求は不要です。.
  2. ハット型減速機の場合: これらはフレキシブルホイール出力またはリジッドホイール出力のいずれでも柔軟な設置が可能です。出力構成に関わらず、センサーは通常、外輪を減速機に接続し、内輪を負荷に連結して取り付けられます。負荷によって生じる曲げモーメントを含むすべての負荷がセンサーを通るため、センサーの偏心負荷耐性に対して厳密な要求が課せられます。.

以上の5つの指標はセンサー設計の基本的核心を形成しています。.

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