トルク計とは
トルク計とは、トルクと呼ばれる軸に掛かる回転方向の力を計測する装置です。
ばねの弾性力やセンサーを用いて、回転方向の力を数値として求めることができます。アナログ式のものはトルク計単体で数値の表示ができますが、デジタル式のものは数値の表示器と動作させるための電源が必要です。
トルクには静的トルクと動的トルクがあり、測定の目的によりどちらを測る必要があるのかをあらかじめ決めておく必要があります。近年はどちらも測れるタイプのものが広く普及しています。
トルク計の使用用途
トルク計は、軸に回転力を加えて回転方向の力を数値で測定するために使用します。ねじの締付力や容器キャップの栓を開閉するトルク、軸や梁などの構造部材のねじり剛性などを実際の数値として測定、管理を行うために使用されます。
近年はトルクだけでなく、歪や軸の回転数を同時に計測できるものも多いです。トルクを測定・管理することは、装置の適切な動作、維持だけでなく、寿命や故障時の安全性を確保するために非常に重要な項目です。
トルク計の原理
最も簡単なトルク計の原理は、軸に直結させたトルク計を回転させ、ばねなどの反発力で回転力を数値として表示させるものです。近年は、センサーを用いて回転時の歪を軸のねじれ角として測定してトルクを算出するもの、直接だけでなく間接的にトルクを測るタイプのものなど、さまざまなタイプのトルク計があります。
回転軸には、モータなどの回転を伝えるための動力とタービンなどの回転を利用する機構の両方が必ず付いているので、軸の終端に目盛の付いている機械式のトルク計は、使用するためにどちらかの機構を外さなければなりません。
軸の中間に挿入するタイプのトルク計もありますが、トルク計を取り付けるために軸を外すのは同じです。そのため、トルク計を取り付ける際は、取付や取り外しのことを考慮する必要があります。
トルク計のその他情報
1. トルク計でのモーター試験
トルク計には非回転型の歪ゲージ式、回転型の磁歪式、歪ゲージ式などがあります。回転式のトルク計は、実験・研究目的や製品の品質管理などの目的で使用されています。トルクに関しては、タイヤのナットの締め付けなどでよく耳にし、ナットの種類によって規定のトルクが異なります。
また、モーターにおいてもトルクは重要です。モーターは、鉄道や自動車以外にもポンプやコンプレッサ、エレベーターなど多くの場所で使用されています。
そして、モーター製造では、最終的にトルク計で目的のトルク値になっているかを確認するのに使用します。一般的にモーターが製造された後は、モーター試験機でモーターに負荷を掛けて、センサータイプのトルク計にて測定を行います。
2. トルク計の使い方
トルク計は非回転型と回転型があります。
非回転型
非回転型は、ゲージがついており、測定する機器に取り付けて、トルクをかけたときの値がゲージに表示されるものです。車のタイヤの締め付けに確認するトルクレンチは規定トルクをセットし、その値になるとレンチから音がなり、締め付けられたことが確認できます。元のトルクは校正機器で確認が取られているため、規定の値にセットするだけで、目的の締め付けが達成できます。
回転式
また、回転式では、主にモーターのトルク測定に用いられ、モーターの芯にカップリングを経由してトルク計を設置します。トルク計の他に機器からの信号を受信する機器やオンラインで確認するパソコンなどの周辺機器も必要になります。
トルク計は、軸に加わるトルクによって生じるその軸のねじりや歪みを計測するので、モーターを回転させ、負荷に応じた信号をトルクという値に変換し、測定していきます。
参考文献
http://www2.me.osakafu-u.ac.jp/fset/fset-goods-tech-info/%E3%81%93%E3%81%86%E3%81%90%E3%81%AE%E3%81%93/%E3%83%88%E3%83%AB%E3%82%AF%E8%A8%88%E3%81%AE%E4%BD%BF%E3%81%84%E6%96%B9/
https://www.unipulse.tokyo/techinfo/loadcell-torque/
https://www.sugawara-labs.co.jp/motor/torque