CN111492218A

CN111492218A - 扭矩传感器中的零点误差的修正方法

Info

Publication number: CN111492218A
Application number: CN201880079140.9A
Authority: CN
Inventors: 石仓义之; 小笠原里奈; 濑户祐希
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-08-04
Also published as: JP2019117103A; KR20200085840A; WO2019130875A1

Abstract

本发明涉及在检测旋转驱动轴(21)的扭矩的扭矩传感器(11)中修正扭矩为零时的输出误差的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，预先规定通过施加所希望的正转扭矩以及所希望的反转扭矩而得到的滞后回线，使用该滞后回线中的扭矩零点处的两个输出值(P3、P4)来设定新的零点。

Description

扭矩传感器中的零点误差的修正方法

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器中的零点误差的修正方法。

背景技术

以往，作为检测马达及发动机等旋转驱动系统中的扭矩的装置，提供有各种扭矩传感器。作为这样的以往的扭矩传感器，例如在专利文献1中公开。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2016-109568号公报

发明内容

发明要解决的问题

在扭矩传感器中，由于周围的温度变化及老化等，未施加扭矩时的传感器输出值即零点输出有时会发生变动。这样的在扭矩为零时产生输出误差的零点误差有可能使扭矩传感器的检测精度降低。

因此，以往，关于扭矩传感器中的零点误差的修正方法，提供了各种各样的方法。但是，在扭矩传感器中，也有包含滞后的扭矩传感器，即使在这样的存在滞后的扭矩传感器中，也需要有效地修正零点误差。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种扭矩传感器中的零点误差的修正方法，即使存在滞后，也能够有效地修正扭矩零点的输出误差。

用于解决问题的技术手段

本发明的扭矩传感器中的零点误差的修正方法是在检测旋转驱动轴的扭矩的扭矩传感器中修正扭矩为零时的输出误差的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，预先规定通过施加所希望的正转扭矩以及所希望的反转扭矩而得到的滞后回线，使用滞后回线中的扭矩零点处的两个输出值来设定新的零点。

发明的效果

根据本发明，即使存在滞后，也能够有效地修正扭矩零点的输出误差。

附图说明

图1A和图1B是表示应用本发明的实施方式1的零点误差的修正方法的扭矩传感器的安装结构的一例的图。图1A是从侧面侧观察扭矩传感器的图，图1B是从上面侧观察扭矩传感器的图。

图2是夸张地表示在本发明的实施方式1的扭矩传感器中的零点误差的修正方法中使用的滞后回线的图。

图3是夸张地表示在本发明的实施方式2的扭矩传感器中的零点误差的修正方法中使用的滞后回线的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施方式1

使用图1及图2说明本发明的实施方式1的扭矩传感器中的零点误差的修正方法。

图1A及图1B是表示应用本发明的实施方式1的零点误差的修正方法的扭矩传感器的安装结构的一例的图。如图1A及图1B所示，扭矩检测器10用于检测从旋转驱动系统向旋转负载系统施加的扭矩的大小，具备扭矩传感器11、固定板12、传感器轴13及凸缘部14、15。

传感器轴13和凸缘部14、15配置成同轴状。传感器轴13的轴径比凸缘部14、15的轴径小，凸缘部14、15的轴径为相同的轴径。

凸缘部14在成为旋转驱动系统的马达的旋转驱动轴21的端面上与该旋转驱动轴21同轴状地设置。另一方面，凸缘部15在成为旋转负载系统的扭矩传递轴22的端面上与该扭矩传递轴22同轴状地设置。并且，传感器轴13配置在凸缘部14、15之间。

扭矩传感器11是应变计式的传感器，通过固定板12固定在凸缘部14、15上。固定板12横跨凸缘部14、15的外周面而固定。即，固定在固定板12上的扭矩传感器11配置在传感器轴13的径向外侧，在径向上与该传感器轴13相对。

因此，扭矩传感器11与旋转驱动轴21及扭矩传递轴22一起旋转，在通过旋转驱动轴21的旋转而产生的扭矩从该旋转驱动轴21传递到扭矩传递轴22时，产生形变，将该形变量换算为扭矩的大小并输出。此时，由于扭矩传感器11横跨凸缘部14、15的外周面设置，所以容易向旋转方向形变，提高了对所施加的扭矩的检测灵敏度。

接着，使用图2说明实施方式1的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法。图2是夸张地表示在实施方式1的扭矩传感器中的零点误差的修正方法中使用的滞后回线的图。并且，图2所示的滞后回线为表示施加于扭矩传感器11的扭矩与扭矩传感器11的传感器输出值的关系的闭合曲线。

在此，存在于扭矩传感器11中的滞后会产生扭矩零点的输出误差(以下称为零点误差)，不仅起因于扭矩传感器11中的构成材料的机械特性，还起因于扭矩传感器11的安装状态。另外，关于滞后回线，已知如果滞后(履歴)相同，则具有回线形状的再现性(反复性)，如果滞后不同，则描绘不同的回线形状。

因此，实施方式1的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法根据施加在扭矩传感器11上的扭矩和扭矩传感器11的传感器输出值，预先规定存在于该扭矩传感器11中的滞后回线，在进行所希望的马达驱动控制之前，根据该滞后回线的大小及回线形状，修正零点误差。由此，实施方式1的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法能够从扭矩零点的传感器输出值中除去成为其输出误差的产生原因的滞后分量。

具体而言，首先，在进行马达的额定控制的情况下，在进行该马达的额定控制之前，对扭矩传感器11依次施加所希望的正转的额定扭矩以及所希望的反转的额定扭矩，除去它们之后，求出所施加的额定扭矩和与其对应的传感器输出值的关系。此时，在扭矩传感器11中存在滞后的情况下，上述的关系形成图2的实线所示那样的额定滞后回线。另外，关于上述的额定滞后回线，以下称为额定回线。

对图2的实线所示的额定回线进行说明，P1是施加正转的额定扭矩时的传感器输出值。P2是施加反转的额定扭矩时的传感器输出值。另外，在扭矩零点存在两个传感器输出值P3、P4。

即，传感器输出值P3是使旋转驱动轴21正转，对扭矩传感器11施加正转的额定扭矩后，使该旋转驱动轴21的旋转角度位置返回零度时产生的零点输出，即零点误差。另一方面，传感器输出值P4是使旋转驱动轴21反转，对扭矩传感器11施加反转的额定扭矩后，使该旋转驱动轴21的旋转角度位置返回零度时产生的零点输出，即零点误差。

并且，传感器输出值P3、P4的中心值Po被设定为扭矩零点的新的零点。在接下来进行马达的额定控制时，该新设定的零点成为传感器输出值的基准点。这样，扭矩传感器11将根据额定回线求出的传感器输出值P3、P4的中心值Po设定为扭矩零点的新的零点，由此，能够在旋转驱动轴21的旋转角度范围整个区域内抑制输出误差。

另外，在不将马达的驱动控制设为额定控制的情况下，只要根据与该马达的驱动控制对应的滞后回线的大小及回线形状来修正零点误差即可。

例如，图2的双点划线所示的滞后回线将正转扭矩设为额定扭矩以下的扭矩。具体而言，图2的双点划线所示的滞后回线将正转扭矩设为额定扭矩的0.5倍的扭矩，另一方面，将反转扭矩设为额定扭矩。另外，关于上述的滞后回线，以下称为额定0.5回线。

对图2的双点划线所示的额定0.5回线进行说明，P1是施加正转的额定0.5扭矩(成为额定扭矩的0.5倍的扭矩)时的传感器输出值。P2是施加反转的额定扭矩时的传感器输出值，与额定回线相同。另外，在扭矩零点存在两个传感器输出值P3'、P4。

即，传感器输出值P3'是使旋转驱动轴21正转，对扭矩传感器11施加正转的额定0.5扭矩后，使该旋转驱动轴21的旋转角度位置返回零度时产生的零点输出，即零点误差。另一方面，传感器输出值P4是使旋转驱动轴21反转，对扭矩传感器11施加了反转的额定扭矩后，使该旋转驱动轴21的旋转角度位置返回零度时产生的零点输出，即零点误差，与额定回线相同。

并且，传感器输出值P3'、P4的中心值Po'被设定为扭矩零点的新的零点。在接下来进行马达的额定0.5控制时，该新设定的零点成为传感器输出值的基准点。这样，扭矩传感器11将根据额定0.5回线求出的传感器输出值P3'、P4的中心值Po'设定为扭矩零点的新的零点，由此，能够在旋转驱动轴21的旋转角度范围整个范围内抑制输出误差。

进而，在想要高精度地计算扭矩零点的中心值Po、Po'的情况下，在预先规定额定回线以及额定0.5回线时，只要分别施加多次正转扭矩以及反转扭矩即可。其结果，能够得到具有高再现性的额定回线以及额定0.5回线，因此能够高精度地计算中心值Po、Po'。

如上所述，根据实施方式1的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法，在扭矩传感器11的滞后回线中，将扭矩零点的两个传感器输出值的中心值设定为新的零点，由此，即使扭矩传感器11存在滞后，也能够有效地修正扭矩零点的输出误差。

实施方式2

使用图3对本发明的实施方式2的扭矩传感器中的零点误差的修正方法进行说明。

实施方式2的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法仅适用于额定回线，并且除了该额定回线之外，预先规定具有比该额定回线的回线区域小的回线区域的修正用滞后回线。另外，关于上述的修正用滞后回线，以下称为修正用回线。

具体而言，图3的双点划线所示的修正用回线用于设定图3的实线所示的额定回线中的传感器输出值P3、P4的中心值Po。

在此，修正用回线中的反转扭矩为额定扭矩。另一方面，修正用回线中的正转扭矩小于额定扭矩，并且，成为能够描绘出在旋转驱动轴21的旋转角度位置为零度时通过额定回线中的传感器输出值P3、P4的中心值Po的滞后回线的扭矩。

另外，图3的双点划线所示的修正用回线是修正用回线的一例，是额定0.625回线，其将正转扭矩设为额定扭矩的0.625倍的扭矩，另一方面，将反转扭矩设为额定扭矩。

因此，在修正施加额定扭矩的扭矩传感器11中的零点误差的情况下，首先，在进行马达的额定控制之前，如上所述，预先规定额定回线。

接着，施加反转的额定扭矩，接着施加正转的额定0.625扭矩(成为额定扭矩的0.625倍的扭矩)后，通过使旋转驱动轴21的旋转角度位置返回零度，能够得到成为图3的双点划线所示的修正用回线的额定0.625回线。

此时，额定0.625回线中的扭矩零点处的传感器输出值为H3、H4，其中，正的传感器输出值H3与额定回线中的传感器输出值P3、P4的中心值Po一致。

并且，传感器输出值P3、P4的中心值Po被设定为扭矩零点的新的零点。在接下来进行马达的额定控制时，该新设定的零点成为传感器输出值的基准点。这样，扭矩传感器11通过将根据额定回线及修正用回线求出的传感器输出值P3、P4的中心值Po设定为扭矩零点的新的零点，能够在旋转驱动轴21的旋转角度范围整个区域内抑制输出误差。

但是，如上所述，在规定修正用回线时，在将另一方的反转扭矩设为额定扭矩，将一方的正转扭矩设为比额定扭矩小的扭矩的情况下，扭矩零点的正的传感器输出值成为新的零点。与此相对，在规定修正用回线时，在将一方的正转扭矩设为额定扭矩，将另一方的反转扭矩设为比额定扭矩小的扭矩的情况下，扭矩零点的负的传感器输出值成为新的零点。

如上所述，根据实施方式2的扭矩传感器11中的零点误差的修正方法，对于扭矩传感器11的额定滞后回线，描绘通过该扭矩零点的两个传感器输出值的中心值的修正用滞后回线，将其中心值设定为新的零点，由此，即使扭矩传感器11存在滞后，也能够有效地修正扭矩零点的输出误差。

另外，本申请发明在其发明的范围内，可以进行各实施方式的自由组合，或者各实施方式中的任意构成要素的变形，或者各实施方式中的任意构成要素的省略。例如，上述实施方式1、2中的扭矩传感器11表示一例，只要是存在滞后的扭矩传感器，任何构成的扭矩传感器都可以。

产业上的可利用性

即使存在滞后，本发明的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，也能够有效地修正扭矩零点的输出误差，适合用于扭矩传感器中的零点误差的修正方法。

符号说明

10 扭矩检测器

11 扭矩传感器

12 固定板

13 传感器轴

14、15 凸缘部

21 旋转驱动轴

22 扭矩传递轴

P1～P4、P1’、P3’、H3、H4 传感器输出值

Po、Po' 中心值。

Claims

1.一种扭矩传感器中的零点误差的修正方法，其在检测旋转驱动轴的扭矩的扭矩传感器中，修正扭矩为零时的输出误差，所述扭矩传感器中的零点误差的修正方法的特征在于，

预先规定通过施加所希望的正转扭矩以及所希望的反转扭矩而得到的滞后回线，

使用所述滞后回线中的扭矩零点处的两个输出值来设定新的零点。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，其特征在于，

将所述两个输出值的中心值设定为新的零点。

3.根据权利要求1所述的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，其特征在于，

所述滞后回线是所施加的正转扭矩及反转扭矩成为额定扭矩的额定滞后回线，

进一步规定具有比所述额定滞后回线的回线区域小的回线区域的修正用滞后回线，

以如下方式设定所述修正用滞后回线：

将所施加的正转扭矩及反转扭矩中的任意一方的扭矩设为额定扭矩，

将所施加的正转扭矩及反转扭矩中的任意另一方的扭矩设为比额定扭矩小、且能够描绘出在所述旋转驱动轴的旋转角度位置为零度时通过所述额定滞后回线中的所述两个输出值的中心值的滞后回线的扭矩，

将所述修正用滞后回线所通过的所述中心值设定为新的零点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的扭矩传感器中的零点误差的修正方法，其特征在于，

通过多次施加正转扭矩及反转扭矩来得到所述滞后回线。