JP2633108B2 - 磁歪式トルクセンサの検査装置 - Google Patents

磁歪式トルクセンサの検査装置

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JP2633108B2
JP2633108B2 JP3133112A JP13311291A JP2633108B2 JP 2633108 B2 JP2633108 B2 JP 2633108B2 JP 3133112 A JP3133112 A JP 3133112A JP 13311291 A JP13311291 A JP 13311291A JP 2633108 B2 JP2633108 B2 JP 2633108B2
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resistor
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torque sensor
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昭 中本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁歪式トルクセンサの検
査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】トルク伝達軸に印加されるトルクの大き
さを検出する手段として、図7に示されるようなアンプ
組み込み型の磁歪式トルクセンサが知られている。この
図7において、1はトルク伝達軸であり、その外周面に
は、互いに逆方向に傾斜した一対の磁気異方性部2、3
が形成されている。磁気異方性部2、3の周囲には励磁
コイル4と一対の検出コイル5、6とが設けられ、励磁
コイル4は交流励磁電源7に接続されている。各検出コ
イル5、6にはバッフアアンプ8、9および整流回路1
0、11がそれぞれ接続されて、検出交流出力を直流信号
に変換可能とされている。R1、R2は検出抵抗である。両
整流回路10、11の出力側は減算回路12に接続され、両者
の差を求めることで、軸1に作用するトルクの大きさを
演算可能とされている。13はフィルタ回路、14は出力端
子である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような磁歪式トル
クセンサが故障すると、軸に印加されているトルクの大
きさに対応しない出力が現れたり、定格出力以上の出力
が現れるなどの誤動作が生じるおそれがある。しかし、
公知の磁歪式トルクセンサでは、故障により誤動作が生
じているのか否かの判定が困難であり、また故障である
と認められてもその故障箇所を特定することが困難であ
るという問題点がある。
【0004】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、磁歪式トルクセンサにおける故障の有無および故障
箇所を容易に検査できるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、トルク伝達軸の外周面に形成された一対の磁
気異方性部と、これら磁気異方性部に対応してそれぞれ
設けられるとともに、前記トルク伝達軸に印加されるト
ルクの大小に応じた交流信号を出力可能な一対の検出コ
イルと、各検出コイルに対応してそれぞれ設けられる一
対の信号処理部を有するとともに、各信号処理部からの
出力の差をとることで前記トルクの大きさを演算する演
算部を有した信号処理回路とを備えた磁歪式トルクセン
サにおいて、前記信号処理回路における一方の信号処理
部と他方の信号処理部との間にアンバランスを発生させ
検査用抵抗と、この検査用抵抗を作動状態と非作動状
態とに切り換えるスイッチとを設けて、この検査用抵抗
を作動させたときにおける信号処理回路の出力信号か
ら、この信号処理回路の機能を検査できるようにしたも
のである。
【0006】このような構成において、スイッチの切り
換え動作によってアンバランス発生のための検査用抵抗
を作動状態にさせると、もし信号処理回路の機能が正常
であれば、この検査用抵抗の作動にもとづくアンバラン
スに応じたセンサ出力信号が現れることになる。ところ
が信号処理回路の機能に異常が生じた場合には、このよ
うなアンバランスに応じたセンサ信号が現れないため、
この信号処理回路が故障していることが検知される。
【0007】
【実施例】図7に示される従来のアンプ組み込み型の磁
歪式トルクセンサにおいて、励磁電源7による励磁周波
数が10〜50 kHzの場合には、検出コイル5、6のインピ
ーダンス変化を無視できるようにするために、検出抵抗
R1、R2を10〜20 kΩ以上にしなければならない。また、
通常の磁歪式トルクセンサにおいては、軸1に定格トル
クを印加したときに、図7に示される検出コイル5、6
の出力 v10、v20 の振幅変化率は、1%程度の値となる。
【0008】このような前提のもとで、以下、本発明の
実施例について説明する。なお、図7に示した部材と同
一の部材には、同一の参照番号を付す。図1は、本発明
の第1実施例を示す。ここでは、一方の検出コイル5と
GND15との間に、検査用抵抗Rcが設けられている。ま
た、この検査用抵抗Rcの両端には信号線16、17が接続さ
れ、これら信号線16、17は、端子18、19を介して、常閉
の検査用スイッチ20に接続されている。
【0009】検査用抵抗Rcは、検査用スイッチ20によっ
て通常はその両端が短絡されており、この検査用スイッ
チ20を開いたときのみ機能するようにされている。ま
た、検査用抵抗Rcは、これを機能させたときに、定格ト
ルク印加時と同等の出力が一方の検出コイル5側の検出
部に生じるように、検出抵抗R1の1%程度の値(100〜200
Ω) に設定されている。
【0010】このような構成によれば、通常は検査用ス
イッチ20が閉じられており、検査用抵抗Rcは機能しない
ので、両検出コイル5、6の出力から、軸1に印加され
るトルクの大きさが求められる。
【0011】検査を行うときには、軸1にトルクが印加
していない状況のもとで、検査用スイッチ20を開く。す
ると検査用抵抗Rcが機能して信号処理回路にアンバラン
スが生じることになるため、各回路素子にて構成される
信号処理回路に異常がない場合には、それに応じた出力
が端子14に現れる。もし所期の出力が現れない場合に
は、信号処理回路に何らかの故障が生じていると判断で
きる。
【0012】図1の構成によれば、一方の信号線17は G
ND線として機能するものであり、図示の信号処理回路の
ための GNDと共用可能であるため、実際上は信号線16一
本ですむ利点がある。また、検査用抵抗Rcに現れる電圧
v11 は検出コイル5の出力v10に比べて1%程度と小さい
ため、出力 v10に10〜50 kHzの交流電圧が現れるにもか
かわらず、信号線16と GNDとの間の容量に変化があって
も、検査の精度に悪影響を及ぼさない利点がある。さら
に検査用抵抗Rcは検出抵抗R1の1%程度の値しか有しない
ため、信号処理回路に対する絶縁抵抗の良否をあまり考
慮しなくてよい利点もある。
【0013】図2は本発明の第2実施例を示し、これは
図1の実施例の変形例を構成する。すなわち図2におい
ては、検出コイル5の側のみならず、検出コイル6の側
にも検査用抵抗Rcが設けられている。このような構成に
よれば、検査用スイッチ20として常開のものを使用する
ことができ、このスイッチ20を閉じることで信号処理回
路にアンバランスを生じさせることができる。
【0014】図3は、本発明の第3実施例を示す。ここ
では、検出抵抗R1と GND15との間に検査用抵抗Rcが設け
られている。検査用スイッチ20には、常閉スイッチが用
いられている。また、検出コイル5、6と検出抵抗R1、
R2との間には、分圧抵抗Rx、Ryがそれぞれ設けられてい
る。両検出抵抗R1、R2は互いに等しい値に設定され、ま
た両分圧抵抗Rx、Ryも互いに等しい値に設定されてい
る。検査用抵抗Rcは、先の実施例の場合と同様に、これ
が機能したときに定格トルク印加時と同等の出力が一方
の信号処理部に生じるように抵抗値が設定されるが、そ
の値はRx=R1のときに最小となり、このとき抵抗R1の2%
程度の値(200〜400 Ω) となる。
【0015】このような構成によれば、検査用スイッチ
20が閉じて検査用抵抗Rcの両端が短絡している場合に
は、検出コイル5、6の出力 v10、 v20に対し抵抗R1、
Rxの分圧比および抵抗R2、Ryの分圧比に応じた電圧 v1
2、 v22が、各抵抗R1、R2の端子に現れる。そして、こ
の電圧 v12、 v22にもとづいて、軸1に印加されるトル
クの大きさが求められる。
【0016】検査用スイッチ20を開くと、分圧比に検査
用抵抗Rcの値が影響を及ぼすことから、信号処理回路に
アンバランスが生じて電圧 v12が変化することになり、
先の実施例の場合と同様に、信号処理回路における故障
の有無が検査される。
【0017】この図3の実施例によると、図1の場合と
同様に信号線16は一本でよく、また検査用抵抗Rcに現れ
る電圧 v13も同様に小さいので、信号線16と GNDとの間
の容量変化が検査精度に悪影響を及ぼさない利点もあ
る。かつ検査用抵抗Rcにつき、信号処理回路に対する絶
縁抵抗の良否をあまり考慮しなくてよいという利点もあ
る。ただし、分圧抵抗Rx、Ryを設置しなければならない
という不利益がある。
【0018】図4は、本発明の第4実施例を示す。この
第4実施例は、検出コイル5、6を含むセンサ部と、検
出抵抗R1、R2などを含む信号処理回路とを分離した構成
を示す。このような場合には、検査用の抵抗回路の絶縁
抵抗を高くする必要のない前述の図1および図3の回路
を応用すればよい。ここでは、図3の回路を応用したも
のを例示する。
【0019】図5は、本発明の第5実施例を示す。ここ
では、図3の場合と同様に、検出抵抗R1、R2にそれぞれ
分圧抵抗Rx、Ryが接続されている。そして、検出抵抗R1
の両端から信号線16、17が引き出され、端子18、19に導
かれている。端子18、19には、図示の信号処理回路の外
部において、常開の検査用スイッチ20と、検査用抵抗Rc
とが直列に接続されている。
【0020】検査用抵抗Rcは、検査用スイッチ20が閉じ
られたときに検出抵抗R1と並列接続されることになる
が、軸1に定格トルクが印加されたときと同等の1%程度
のアンバランスを生じさせるためには、検出抵抗R1の 1
00倍程度の値、すなわち1〜2MΩ程度となる必要があ
る。このため、電源や GNDや信号処理回路における他の
信号などに対し、信号線16、17や検査用スイッチ20や検
査用抵抗Rcの絶縁抵抗を高く保つ必要がある。さもなけ
れば検査精度が低下する可能性がある。
【0021】検出抵抗R1の端子には分圧比に応じた比較
的高い電圧 v12が現れることになり、またこの電圧 v12
は10〜50 kHzの程度の交流信号であるため、信号線16と
GNDとの間の容量が変化すると、検出抵抗R1が変化した
ことと等価になり、トルクセンサの零点が変化するおそ
れがある。したがって、信号線16、17に、容量変化の小
さいフッ化樹脂などの絶縁体を使用したケーブルや、同
軸ケーブルなどを使用する必要があり、特殊なものにな
ってしまうおそれがある。ただし、信号線17はGNDに接
続すればよいため、実質的には信号線16一本で足りる。
【0022】分圧抵抗Rx、Ryの設置が必要となる点は、
図3の場合と同様である。
【0023】図6は、本発明の第6実施例を示す。ここ
では、検出コイル5と検出抵抗R1との間に検査用抵抗Rc
が直列に接続されている。検査用スイッチ20には、常閉
のものが使用される。この場合にも、検査用抵抗Rcは、
検出抵抗R1の1%程度の値(100〜200 Ω) に設定される。
【0024】この実施例の場合には、検査用抵抗Rcの両
端には比較的高い電圧 v10、 v14が発生し、しかも10〜
50 kHzの程度の交流信号であるため、図5の場合と同様
に信号線16、17に特殊なものが必要となる。また、いず
れの信号線16、17も GNDに接続されないため、実質的に
二本の信号線が必要になる。さらに、電圧v10、 v14が
比較的大きな値を示すため、この実施例の場合にも信号
処理回路の絶縁抵抗を高く保つ必要がある。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、信号
処理回路における一方の信号処理部と他方の信号処理部
との間にアンバランスを発生させる検査用抵抗と、この
検査用抵抗を作動状態と非作動状態とに切り換えるスイ
ッチとを設けて、このアンバランス発生のための検査用
抵抗を作動させたときにおける信号処理回路の出力信号
から、この信号処理回路の機能を検査できるようにした
ため、磁歪式トルクセンサの信号処理回路の信頼性を向
上させることができ、また故障部分が存在する場合には
その特定が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第1
実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第2
実施例を示す回路図である。
【図3】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第3
実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第4
実施例を示す回路図である。
【図5】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第5
実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の磁歪式トルクセンサの検査装置の第6
実施例を示す回路図である。
【図7】従来の磁歪式トルクセンサの回路図である。
【符号の説明】
1 トルク伝達軸 2 磁気異方性部 3 磁気異方性部 5 検出コイル 6 検出コイル 20 検査用スイッチ R1 検出抵抗 R2 検出抵抗 Rc 検査用抵抗

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トルク伝達軸の外周面に形成された一対
    の磁気異方性部と、これら磁気異方性部に対応してそれ
    ぞれ設けられるとともに、前記トルク伝達軸に印加され
    るトルクの大小に応じた交流信号を出力可能な一対の検
    出コイルと、各検出コイルに対応してそれぞれ設けられ
    る一対の信号処理部を有するとともに、各信号処理部か
    らの出力の差をとることで前記トルクの大きさを演算す
    る演算部を有した信号処理回路とを備えた磁歪式トルク
    センサにおいて、 前記信号処理回路における一方の信号処理部と他方の信
    号処理部との間にアンバランスを発生させる検査用抵抗
    と、この検査用抵抗を作動状態と非作動状態とに切り換
    えるスイッチとを設けて、この検査用抵抗を作動させた
    ときにおける信号処理回路の出力信号から、この信号処
    理回路の機能を検査できるようにしたことを特徴とする
    磁歪式トルクセンサの検査装置。
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