回転トルクメータって?

UTM回転トルクメータイラスト
回転軸の間に設置して、軸のねじられる力を計測するものです。
この力をすばやく正確に計れたら、いろんな事がわかるのです。
回転トルクメータUTMⅡをわかりやすく解説した動画です
回転トルクメータUTMⅡ/UTMⅢの詳細を知りたいときは?

UTMⅡ回転トルクメータ製品ページへ

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基本的な質問

トルクとは、軸を回そうとする力のことです。例えば、ドライバーやスパナのような工具でネジを回すときの力に相当します。力を加える位置が、軸の中心から遠いほど、強いトルクが掛けられます。このため、トルクは、力と軸からの距離を掛けた値で表します。通常は国際規格であるN·mが使われます。
ニュートンメートル(newton metre、記号:N m, N·m)は、国際単位系 (SI) における力のモーメント(トルク)の単位であり、1ニュートンメートルは「ある定点から1メートル隔たった点にその定点に向かって直角方向に1ニュートンの力を加えたときのその定点のまわりの力のモーメント」(計量単位令による)と定義されています。

身の回りでトルクを測定する測定器としては、トルクレンチなど、ネジの締結トルクを測定する物がありますが、これは、軸が連続的に回転する訳では無く、最後に締め付けるトルクが測定できれば良いので測定は比較的容易です。しかし、モータやエンジン、減速機、ベアリング、ローラー、レバー・ヒンジ、歯車など、世の中には軸が連続的に動力を伝えて動いている物がたくさんあります。回転トルクメータは、連続的に回転する軸のトルクを測定することができるトルクメータです。

UTMⅢ、UTMⅡの魅力はたくさんあります。

ご利用いただいているユーザ様からは

① 高精度である(非直線性・ヒステリシス・繰返し性が0.03%F.S.以下)

② コンパクト・軽量(最小140g)である

③ 許容過負荷500%R.O.なので安心

④ 高速回転中(最高40,000rpm)のトルク測定ができる

⑤ 軸にかかるスラスト・ラジアル荷重がトルクの実行精度に与える影響が小さい

⑥ 高速回転時にかかる遠心力の影響が少ない

⑦ 初動トルクが小さく、回転がスムーズである

⑧ 応答性が高く、急峻なトルク変動も捉える(アナログ帯域がMAXで5kHz)

⑨ アンプ内蔵で使いやすい

⑩ 防滴・防塵タイプもある

⑪ 様々なオプションがある(ロータリーエンコーダ、キー溝、インロー、角ドライブなど)

⑫ 魅力的な価格である

⑬ 即日発送ですぐ手に入る

などの評価をいただいております。

RPMはRound Per Minuteのことで1分間あたりの回転数をいいます。

できません。軸の部分はセンシング部分でもあり、これを加工することは破損またはトルクメータの性能を損なうことにつながります。

DC24V(消費電流 100~160mA)をご用意ください。

2mのケーブルが付属されています。UTMⅢ/UTMⅡとの接続側はコネクタ加工されており、反対はバラ線になっています。長さの変更も可能ですのでお気軽にご相談ください。

現在、UTMシリーズのご購入時に限り付属の2mをお得に5mに交換するサービスを行っています。エンコーダオプション付の場合はエンコーダケーブルも同様に交換サービスのご用意がございます。営業担当より詳しくご案内させていただきます。

UTMⅢはUTMⅡをさらにコンパクトにし、アナログ出力(±10V)やデジタル出力(RS-485)、アナログ帯域5kHzの高応答、可変フィルタの採用、デジタルゼロ機能の追加や多彩なオプションをご用意し、回転トルクメータとしての使いやすさを追求した進化版です。

さらに、UTMⅢは軸にかかるスラスト・ラジアル荷重がトルクの実行精度に与える影響が小さいことや高速回転時の遠心力に対する出力の変化が小さいため、静的だけでなく、動的試験でも高精度にトルク測定が行えます。

UTMⅢ製品ページ

影響が出る場合があります。以下の表を参考にしてください。

おおよそ本体内部で発生しています。
本体内部、回転シャフトの概ね中心部で発生しています。

ご検討時の質問

UTMⅢ、UTMⅡは出荷時に既にキャリブレーションされております。フルスケール値に対しUTMⅢは±10V、UTMⅡは±5Vが出力されるよう調整済です。

UTMⅢ、UTMⅡは防水構造になっておりません。密閉構造になっているもののシャフト部からの液体の進入は防げません。回転トルクメータ「UTMV」は防滴・防錆タイプとなります。

UTMⅢ、UTMⅡの寿命はベアリングの寿命に依存します。ベアリングの寿命については下の表をご参照ください。

UTMⅢ、UTMⅡはスリップリングを使用していないので基本的にメンテナンスフリーですが、ベアリングは消耗部品となります。回転時に異音発生等の症状が出たら使用を中止し点検、修理をご依頼下さい。

(typ.)はTypicalの略で代表値の意味です。

UTMⅢ、UTMⅡからは、回転数検出のためのパルス信号が1回転あたり4回出力されます。回転数への変換は、外部機器にて行ってください。UTMシリーズ専用指示計のTM320・TM201などはこのパルス信号を回転数(RPM)として表示する機能が組み込まれております。

UTMⅢ、UTMⅡの許容過負荷は500%R.O.です。仮に定格トルクの5倍の負荷がかかっても壊れません。

条件にもよりますので、弊社営業担当にご相談ください。

回転トルクと回転数がわかれば演算で動力を求めることができます。TM320・TM201等には動力の自動演算機能が組み込まれていますので、ぜひご利用ください。なお、動力の演算式は以下の通りです。

動力(W) = 2p × トルク(Nm) × 回転数(rpm) / 60

対応できます。試験成績表をお求めの場合は事前にご相談ください。

特別仕様ケーブルにてご案内も可能です。弊社営業担当にご相談ください。また、コネクタのみの販売もしておりますのでお客様にてケーブル加工も可能です。

一般的には順次、軸をゆっくり回転させながらダイヤルゲージにてズレを確認していきます。

ズレの量にもよりますが、UTMⅢ/UTMⅡが振動します。振動によりUTMⅢ/UTMⅡのトルク出力が暴れ正しい測定ができなくなります。さらに回転を続けたり、回転スピードを上げたりすると危険ですので、アライメントをチェックしてください。

基本的にはお勧めできません。正確な計測の妨げになったり、条件によってはUTMⅢ/UTMⅡ内部のベアリングの寿命を著しく悪くする恐れがあります。

基本的には必要ありません(回り止めなど安全上の考慮は必要です。)が下記の場合は固定を推奨します。

・エンコーダオプションを使用する場合

・高速回転させるため共振周波数を上げたい場合

・ベアリングポストなどを入れるスペースがなく、測定対象が振動する場合や、どうしても偏心、偏角が発生するなどでカップリングにダブルディスクを採用したい場合

オルダムカップリングの利用はお勧めしておりません。やむを得ず利用する場合は本体を固定するなど安全を考慮してご利用ください。

破損などにつながることはありません。ドライブ側とロード側は、慣性モーメントが違いますので、トルク出力に若干の違いが出ます。正しい取り付けに修正してご使用ください。

ご利用はあくまでも定格容量の範囲内でお願いいたします。耐負荷を500%R.O.としているのは、より壊れにくく、安心してご利用いただけることを考慮しています。

TM700・TM320・TM201・TM400・TM380・TM301・TC80に表示できる最低回転数は出荷時は15rpmですが、内部設定で2rpmに変更可能です。
UTMⅡ/UTMⅢ接続時… 15,10,5,3,2rpm
UTM接続時     … 60,40,20,12,8rpm

本体を固定しないで使用する場合はゴムタイプのUTMⅢ/UTMⅡ専用カップリングを販売しています。

これは、弾性吸収体として防振ゴムを使用した物で、機械的なガタが無く、回転バランスも良好で、ゴムがダンパーとなるために振動を吸収しスムースな回転が得られます。

ゴムタイプのカップリングが使用できない場合にはシングルディスクタイプのカップリングを使用してください。

本体を固定していない状態でダブルディスクタイプやスリットタイプを同軸上に複数使用すると、間の物体がバネで支持された状態となるため思わぬ振動が発生し、最悪の場合、共振現象によってUTMⅢ/UTMⅡやカップリングが故障・破損することがあります。

本体を固定して使用する場合はダブルディスクタイプなどの偏心と偏角の両方を許容するカップリングが推奨となります。

本体を固定した状態でシングルディスクタイプのカップリングを使用しないでください。大きな偏心反力が軸に伝わり、測定誤差が生じるのみならず、UTMⅢ/UTMⅡ本体の寿命の低下や破損の原因となります。

UTMシリーズ適合カップリング製品ページ

UTMⅢはノイズによる影響が少ないです。UTMⅢは可変ローパスフィルタを採用しており、PCなどからフィルタの設定を変更することが可能です。他にもRS-485によるデジタル出量を標準装備しており、ノイズの影響を受けずらいデータ転送が行えます。UTMⅡは、外来ノイズの影響を抑えるための対策を行っていますが、過大なノイズは測定に影響を及ぼすことがあります。

トルクメータの軸にかかる横荷重はカップリングにより吸収できますが、完全に吸収することはできません。そのため横荷重ができるだけかからないよう、アライメントをチェックしてください。

カップリングの締め付けが弱く、軸とカップリングの間で滑ってしまえば、正確なトルク測定はできませんが、軸が滑らなければ、締め付けトルクは誤差要因にはなりません。

定格の倍まででしたら対応可能です。許容過負荷が下がりますのでご注意ください。

例:UTMⅢ-100Nmを200Nmで±10になるように出力調整

UTMシリーズはアンプを内蔵しているため不要です。UTMⅡはトルクのフルスケールに対し±5Vの電圧出力、UTMⅢはトルクのフルスケールに対し±10Vの電圧出力に加え、RS-485によるデジタル出力も備えております。

下記の表をご参照ください。

UTMシリーズに搭載のロータリーエンコーダで測定可能な上限回転数は以下の通りになります。

UTMⅢ(R)(RC) 0.05Nm~50Nm   5000rpm
UTMⅢ(RK) (RCK)5Nm~50Nm   5000rpm
UTMⅢ(R)(RC)(RK) (RCK)100Nm~500Nm   2500rpm
UTMⅡ(R) (RK) 0.05Nm~10Nm    4500rpm
UTMⅡ(R) (RK) 20Nm、50Nm     2000rpm
UTMⅡ(WR) 10Nm~500Nm     800rpm

 

※いずれのタイプも機械的な最高回転数は10000rpmです。それ以上では破損する可能性がありますので超えないようにご注意下さい。

求める計測精度が高くない場合は、安全性を考慮し定格容量の30~50%くらいでのご使用をお勧めいたします。UTMⅢ/UTMⅡの性能をフルに活かし、定格容量付近でご使用になる場合は、過負荷に十分注意してください。

エンジンは、振動が大きいため、トルク以外の力がUTMIIIまたはUTMIIの軸にかからないように本体を固定してダブルディスクのカップリングを使ってダブルベアリングで受けてご使用ください。TM700・TM320・TM201を使用すると、トルクと回転数を同時に測定でき、動力も表示できます。

TM700製品ページ

TM320製品ページ

TM201製品ページ

UTMシリーズを固定してご利用になる場合、接続する軸とのアライメントに十分気を付けて設置してください。また、UTMⅢでは筐体を固定する上で便利なインロータイプをご用意しております。

芯ズレの調整と共に回転バランスの調整も必要です。回転バランスがとれていない状態で軸を高速回転させると、共振によりUTMⅢ/UTMⅡ本体などが異常振動し破損する場合があります。徐々に回転速度を上げながら、バランスを修正しつつ注意深く作業を行ってください。高速回転で使用する場合にはキー溝無しのタイプを推奨いたします。

UTMⅡ、UTMⅢの電源/信号ケーブルとUTMⅢのエンコーダケーブルはロボットケーブルです。
UTMⅡのエンコーダケーブルはロボットケーブルではありません。

UTMⅡのケーブルは約20mm、エンコーダケーブルは約15mmです。
UTMⅢのケーブルは約25mm、エンコーダケーブルは約20mmです。
※いずれも固定時の限界半径です。

UTMⅡは±約5.5Vです。UTMⅢは±約10.4V です。

容量にかかわらず、シャフト単体で10μm以内です。

対応可能な場合がありますので、弊社にお問い合わせください。

導入後によくある質問

UTMⅢ、UTMⅡには保護回路が入っておりますので結線を間違えてしまっても直ぐに破損には至りません。ただし、AC100Vなど大電圧には耐えられません。

ミスアライメントがある可能性があります。またカップリングのタイプについても適当かどうかご確認ください。

UTMⅢはゼロ補正機能を内蔵しており、PCなどからゼロ点を補正することが可能です。

UTMシリーズはシャフトの剛性が高く、また応答性も早いため今まで捉えられていなかった値を捉えている可能性があります。 弊社指示計と組み合わせてフィルタを強めにかけることで今までと同様の波形に近づけることができます。UTMⅢはセンサ側にローパスフィルタを内蔵しているため、そちらの設定変更でも構いません。

1) トルクメータは軸がねじれることによりトルクを測定しているため、

トルクをかけるとDRIVE側とLOAD側で軸に角度差が生じます。

このずれは「ねじりばね定数」としてカタログに記載しています。

よって、角度を測定したい方にLOAD側が来るように設置してください。

2) エンコーダは本体と軸との角度を検出しているため、本体を固定して使用してください。

本体を固定するので、カップリングはダブルカップリングまたはベローズカップリング等の偏心、偏角を吸収するタイプのカップリングをご使用ください。

3) カップリング部でも角度誤差が生じますので、カップリングのねじりばね定数にも配慮してください。

4)減速機構のついたモータを使用する場合は、モータコントローラの指示する角度と軸出力に角度誤差が生じますのでご注意ください。

その後、出力がおかしい場合は弊社にお問い合わせください。

UTMのエンコーダはオープンコレクタなので外部電源が必要です。

外部電源の電圧に応じて電流が10mA以下になるように抵抗を直列に挿入してください。

取扱説明書を参考にUTMと接続する機器の直前RCフィルタを挿入するようにしてください。

それでもノイズがある場合はノイズ発生源での遮蔽、接地、距離の調整などの対策をしてください。

その他の質問

当社は直販のメーカーです。直接お買い求めいただけます。
ユニパルス株式会社 計測営業部 電話 03-3639-6121 Fax 03-3639-6130 までご連絡ください。
また、特にお急ぎに方に便利なUG ONLINEもご用意しております。

UG ONLINE

UTMシリーズはおよそ1週間でお届け可能です。
また、お急ぎの方はHPよりダイレクトに購入可能なUG ONLINEが便利です。

UG ONLINE

※一部の高容量の製品については2~3週間かかることがあります。

UTMⅢ、UTMⅡは構造上壊れにくくなっております。万が一破損してしまった場合は致命的な故障である可能性が高く修理不能となる場合がございますが、まずは弊社営業担当にご相談ください。

お問合せ先

ご要望の内容によります。弊社営業にご相談ください(内容によってはご提案できないこともありますのでご了承ください)。

お問合せ先

オプションは全てご購入時の選択となります。納入後のオプション追加はできませんのでご注意ください。

弊社でカップリングを販売しております。ぜひご相談ください。

お問合せ先

左右同径の場合は貫通しています。

左右で内径の異なるカップリングの場合、太い方のシャフトが通るスペースがあります。

対応可能な場合がありますので、弊社にお問い合わせください。