JP4837940B2 - Rotary component force measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、直交座標系のx,y,z軸方向に加わる力Fx,Fy,Fzと、これらの軸回りに働く回転トルク(モーメント)Mx,My,Mzの6分力を計測する回転型軸トルク計測装置に関する。   The present invention is a rotary type that measures six component forces of forces Fx, Fy, Fz applied in the x, y, and z axis directions of a Cartesian coordinate system and rotational torques (moments) Mx, My, Mz acting around these axes. The present invention relates to a shaft torque measuring device.

従来、軸トルクにおける多分力計測が可能な検出器として特許文献1,2に開示されているような多分力検出器が知られている。   Conventionally, multi-component force detectors as disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known as detectors capable of measuring multi-component force in shaft torque.

特許文献1ないしは2に記載の多分力検出器は、固定側と、駆動軸に接続される測定側との間に発生するねじり量を測定するもので、検出器自体が回転しない構成となっており、固定側フランジと、この固定側フランジに対向する測定側フランジと、固定側および測定側フランジ間に渡設された平板状の4本のビームと、各ビームの両端と表裏面にそれぞれ貼付された第1群の歪みゲージと、各ビームの中央部に貼付された第2群の歪みゲージとを備え、前記歪みゲージを適宜選択してブリッジ結線して、多分力を選択的に検出することを特徴としている。   The multi-component force detectors described in Patent Documents 1 and 2 measure the amount of torsion that occurs between the fixed side and the measurement side connected to the drive shaft, and the detector itself does not rotate. A fixed side flange, a measuring side flange facing the fixed side flange, four flat beams extending between the fixed side and the measuring side flange, and affixed to both ends and front and back surfaces of each beam, respectively. A first group of strain gauges and a second group of strain gauges affixed to the center of each beam. The strain gauges are appropriately selected and bridged to selectively detect force. It is characterized by that.

また、従来のトルク検出器としては、特許文献3に開示されているようなトルク検出器があった。特許文献2に記載されているトルク検出器は、エンジンからのトルク伝達軸の途中に接続されるもので、検出器自体も回転する構成になっており、第1プレート部材と、第2プレート部材と、前記第1、第2プレート部材を接続するウェブ部材とを有し、複数の歪ゲージが選択位置に選択パターンで搭載されることを特徴としている。   Moreover, as a conventional torque detector, there was a torque detector as disclosed in Patent Document 3. The torque detector described in Patent Document 2 is connected in the middle of the torque transmission shaft from the engine, and the detector itself is also configured to rotate. The first plate member and the second plate member And a web member that connects the first and second plate members, and a plurality of strain gauges are mounted at selected positions in a selected pattern.

しかしながら、上述した特許文献1,2に開示されている多分力検出器には、以下に説明する技術的な課題があった。
特開平5−256710号公報 特開平6−265423号公報 特表2003−518240号公報
However, the multi-component force detector disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above has a technical problem described below.
JP-A-5-256710 JP-A-6-265423 Special table 2003-518240 gazette

すなわち、特許文献1,2に記載された多分力検出器では、2つの群から歪みゲージを選択してブリッジ結線するので、1つのブリッジ回路を構成する歪みゲージが複数の受感部に跨るので、結線をする際の配線が長くなり、分力の検出誤差要因となっていた。   That is, in the multiple force detectors described in Patent Documents 1 and 2, since strain gauges are selected from two groups and bridge connection is made, the strain gauges constituting one bridge circuit span a plurality of sensing units. In this case, the wiring for the connection becomes longer, which causes a component error detection error.

また、特許文献1,2の検出器では、受感部に貼付された歪ゲージの検出信号をブリッジ回路で分力値に変換してから信号処理部に伝送していたが、分力値の各成分には、複数の受感部に跨る歪ゲージ特性に基づく誤差が加算されるため、正しい分力を求めることが、非常に困難な状態になっていた。   Further, in the detectors of Patent Documents 1 and 2, the strain gauge detection signal attached to the sensing unit is converted to a component force value by a bridge circuit and then transmitted to the signal processing unit. Since each component is added with an error based on the strain gauge characteristics across a plurality of sensing parts, it is very difficult to obtain the correct component force.

さらに、特許文献3に記載されたトルク検出器では、各受感部の歪ゲージが、トルク伝達軸方向以外の歪も検出してしまうため、それが誤差となり、正確なトルクを計測することができなかった。   Furthermore, in the torque detector described in Patent Document 3, since the strain gauge of each sensitive part also detects strains other than in the torque transmission axis direction, it becomes an error, and accurate torque can be measured. could not.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、歪ゲージの検出誤差を少なくすることができ、正しく高精度な分力を求めることが可能な回転型分力計測装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to reduce strain gauge detection errors and to accurately and accurately obtain a component force. An object of the present invention is to provide a possible rotary type component force measuring device.

上記目的を達成するため、本発明は、直交座標系(x,y,z)の軸方向に加わる力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzの6分力を計測する回転型分力計測装置において、前記回転駆動力が伝達される第1,第2トルク伝達軸の間に配置され、一端側から回転駆動力が入力された際に、前記6分力に関連する歪みを検出する分力検出器を備え、前記分力検出器は、複数の薄肉部を有する受感ビーム部と、前記薄肉部に対応させて貼付され、4つの抵抗素子でブリッジ回路を形成する複数の直交せん断型歪ゲージとを有し、前記ブリッジ回路からの出力信号は、前記分力検出器に設けられた回転検出器の回転角度検出信号から得られるタイミング信号に応じて前記分力検出器の内部に配置された電子回路によりサンプリングし、AD変換器によりデジタル化して、信号処理回路に送出し、前記信号処理回路で、伝送された各ブリッジ回路からの出力信号を予め記憶されている補正情報により補正して、座標変換を行うことにより、前記6分力(Fx,Fy,Fz及び、働くトルクMx,My,Mz)を算出する回転型分力計測装置であって、前記補正情報は、前記受感ビーム部毎に異なる変形に対する一次補正、または、前記回転検出器の回転に応じた回転変形を組み入れた高次補正を含む情報であることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the present invention uses six component forces of forces Fx, Fy, Fz applied in the axial direction of the orthogonal coordinate system (x, y, z) and torques Mx, My, Mz acting around these axes. In the rotary type component force measuring device to measure, when the rotational driving force is input from one end side, it is arranged between the first and second torque transmission shafts to which the rotational driving force is transmitted. comprising a component force detector for detecting the associated distortion, the component force detector has a sensitive beam portion having a plurality of thin portions are attached so as to correspond to the thin portion, the bridge circuit of four resistance elements A plurality of orthogonal shear type strain gauges to be formed, and the output signal from the bridge circuit is divided according to a timing signal obtained from a rotation angle detection signal of a rotation detector provided in the component force detector. By an electronic circuit located inside the force detector The signal is converted to digital signal by an AD converter, sent to a signal processing circuit, and the signal processing circuit corrects the output signal from each bridge circuit transmitted by correction information stored in advance to perform coordinate conversion. A rotary component force measuring device that calculates the six component forces (Fx, Fy, Fz and the working torques Mx, My, Mz) by performing the correction, and the correction information differs for each of the sensitive beam portions. The information includes primary correction for deformation or high-order correction incorporating rotational deformation according to rotation of the rotation detector.

このように構成された回転型分力計測装置によれば、出力信号は、薄肉部(受感部)毎に取り出されるので、受感部毎の検出の独立性、異なる受感部間の非干渉性が維持され、この状態で信号処理回路に伝達されるので、出力信号毎に歪ゲージの特性、受感部毎の異なる変形に従った正確な補正が、信号処理回路で簡単に行え、分力算出の高精度化が図られる。   According to the rotary component force measuring apparatus configured as described above, since the output signal is taken out for each thin part (sensitive part), the independence of detection for each sensitive part, non-sensitivity between different sensitive parts. Since the coherence is maintained and transmitted to the signal processing circuit in this state, accurate correction in accordance with the distortion gauge characteristics for each output signal and different deformations for each sensitive part can be easily performed with the signal processing circuit, The accuracy of component force calculation is improved.

前記直交せん断型歪ゲージは、周方向に隣接する前記薄肉部に、中心軸が前記分力検出器の軸と一致するものと、中心軸が前記分力検出器の軸に対して、45度傾斜させものとを交互に配置することができる。   The orthogonal shear type strain gauge has a thin portion adjacent in the circumferential direction, the center axis of which coincides with the axis of the component force detector, and the center axis of 45 degrees with respect to the axis of the component force detector. Inclined ones can be arranged alternately.

前記受感ビーム部は、円筒状に形成され、その外側面に複数の凹部を形成して、その背面側に前記薄厚部を形成することができる。 The sensitive beam portion may be formed in a cylindrical shape, and a plurality of concave portions may be formed on the outer side surface, and the thin portion may be formed on the back side thereof.

前記ブリッジ回路で検出された検出信号は、AD変換器によりデジタル化した後に、デジタル化された出力信号を電磁結合,光データ伝送,もしくは無線伝送等の非接触データ伝送方法で、または、スリップリング等による接触データ伝送方式で、前記分力検出器の外部に配置された前記信号処理回路に伝送することができる。   The detection signal detected by the bridge circuit is digitized by an AD converter, and the digitized output signal is converted into a non-contact data transmission method such as electromagnetic coupling, optical data transmission, or wireless transmission, or slip ring. In the contact data transmission system such as by the above, the signal can be transmitted to the signal processing circuit arranged outside the component force detector.

前記補正情報は、一次補正または、前記回転検出器の回転に応じた回転変形を組み入れた高次補正を含む情報とすることができる。   The correction information may be information including primary correction or high-order correction incorporating rotational deformation according to the rotation of the rotation detector.

前記信号処理回路は、静止状態で、前記トルク伝達軸の回転角度毎に、外部から既知の6分力を加え、その時のブリッジ信号を測定することにより得られる変換行列に基づいて、前記出力信号を前記6分力に変換することができる。   In the stationary state, the signal processing circuit applies a known six component force from the outside for each rotation angle of the torque transmission shaft, and based on the conversion matrix obtained by measuring the bridge signal at that time, the output signal Can be converted into the 6 component force.

このような変換行列を予め求めておくことで、複数の出力信号から6分力への変換が素早く行われ、信号処理の高速化に貢献する。また、この構成によれば、トルク伝達軸にかかる分力と、回転角度についての情報が得られるので、エンジンベンチ等によるエンジンの性能評価試験、実車での加速・減速時のトルク計測や、AT車のギア変速制御等、様々な用途に用いられる。   By obtaining such a conversion matrix in advance, conversion from a plurality of output signals to 6 component forces is performed quickly, which contributes to speeding up of signal processing. In addition, according to this configuration, information about the component force applied to the torque transmission shaft and the rotation angle can be obtained. Therefore, an engine performance evaluation test using an engine bench or the like, torque measurement during acceleration / deceleration in an actual vehicle, and AT Used for various applications such as car gear shift control.

本発明にかかる回転型分力計測装置によれば、トルク伝達軸側で、受感部毎に得られるタイミング信号に応じて出力信号をサンプリングし、受感部毎の検出独立性、異なる受感部間の非干渉性が維持された状態で、受感部毎の歪ゲージの特性に従って出力信号の補正を行った上で、6分力に座標変換されるので、6分力の高精度化が実現される。しかも、ブリッジ回路は、受感部毎に構成されているため、配線が短くて済み、配線に伴う信号誤差が軽減される。   According to the rotational component force measuring apparatus of the present invention, on the torque transmission shaft side, the output signal is sampled according to the timing signal obtained for each sensitive part, and the detection independence for each sensitive part, different perceptions With the incoherence between the parts maintained, the output signal is corrected according to the characteristics of the strain gauge for each sensitive part, and the coordinates are converted to 6 component forces, so the 6 component forces are highly accurate. Is realized. In addition, since the bridge circuit is configured for each sensor unit, the wiring can be shortened and signal errors associated with the wiring can be reduced.

また、各々の受感部毎の信号をそのまま信号処理回路にデータを伝送することにより、信号処理回路での高速演算機能を使用してデータ補正、および受感部構造に伴う座標変換により分力値を求めることにより、各受感部毎の補正を行えるとともに、受感部の数量、構造、配置に対応してデータ伝送信号数の変更、信号処理回路の演算方法を変更するだけで複数種の回転型分力計測装置を提供することができる。 In addition, by transmitting the signal of each sensor unit as it is to the signal processing circuit, the data is corrected using the high-speed calculation function in the signal processing circuit, and the coordinate conversion associated with the sensor unit structure is used. By obtaining the value, correction can be made for each sensitive unit, and multiple types can be obtained simply by changing the number of data transmission signals and changing the calculation method of the signal processing circuit according to the number, structure, and arrangement of the sensitive units. The rotational component force measuring device can be provided.

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1〜図11は、本発明にかかる回転型分力計測装置の第1実施例を示している。図1は、本発明の計測装置10をエンジンの特性測定装置に組み込んだ場合の適用例である。   1 to 11 show a first embodiment of a rotary component force measuring apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows an application example when the measuring device 10 of the present invention is incorporated in an engine characteristic measuring device.

同図に示したエンジン特性測定装置は、ベンチ1上に対向するように搭載されたエンジン2とダイナモメータ3とを備え、エンジン2のクランク軸には、軸トルク計4が結合されている。   The engine characteristic measuring apparatus shown in the figure includes an engine 2 and a dynamometer 3 mounted on the bench 1 so as to face each other, and a shaft torque meter 4 is coupled to the crankshaft of the engine 2.

本発明の計測装置10は、エンジンのクランク軸に連結される第1トルク伝達軸5と、ダイナモメータ3の回転軸に連結された第2トルク伝達軸6との間に介装されていて、エンジン2ないしはダイナモメーター3のいずれか一方から回転力が入力されるようになっている。   The measuring device 10 of the present invention is interposed between a first torque transmission shaft 5 connected to the crankshaft of the engine and a second torque transmission shaft 6 connected to the rotation shaft of the dynamometer 3, A rotational force is input from either the engine 2 or the dynamometer 3.

なお、図1に示した符号7は、エンジン2の駆動制御部であり、同8は、ダイナモメータ3の駆動制御部である。また、符号9は、制御部7,8を管理する中央制御部であり、同11は、中央制御部9からの送出信号を受けて、所定の処理を施して、各制御部7,8に送出する信号処理部である。また、符号12は、信号処理部11から送出される信号などのモニタ用表示部である。   1 is a drive control unit of the engine 2, and 8 is a drive control unit of the dynamometer 3. Reference numeral 9 denotes a central control unit that manages the control units 7 and 8. Reference numeral 11 receives a transmission signal from the central control unit 9 and applies predetermined processing to each control unit 7 and 8. This is a signal processing unit to be transmitted. Reference numeral 12 denotes a monitor display unit for signals sent from the signal processing unit 11.

本実施例の場合、計測装置10は、分力検出器20と、計測部30とを備えている。分力検出器20は、受感ビーム部21と、その両端に固設された一対の取付けフランジ22とを有している。   In the case of the present embodiment, the measuring device 10 includes a component force detector 20 and a measuring unit 30. The component force detector 20 has a sensitive beam portion 21 and a pair of mounting flanges 22 fixed to both ends thereof.

この分力検出器20は、図2に示すように、第1および第2トルク伝達軸5,6の端部に固設されたフランジ5a,6aに、それぞれ取付けフランジ22を当接させてボルトを螺着することで、第1および第2トルク伝達軸5,6間に介装されている。   As shown in FIG. 2, the component force detector 20 has a mounting flange 22 in contact with flanges 5a and 6a fixed to the ends of the first and second torque transmission shafts 5 and 6, respectively. Is interposed between the first and second torque transmission shafts 5 and 6.

分力検出器20の詳細を図3〜図6に示している。これらの図に示した分力検出器20は、一対の円盤状取付けフランジ22間に、受感ビーム部21が配置されていて、本実施例の場合、受感ビーム部21は、概略中空な円筒形状に形成されている。   Details of the component force detector 20 are shown in FIGS. In the component force detector 20 shown in these drawings, a sensitive beam portion 21 is disposed between a pair of disk-shaped mounting flanges 22. In this embodiment, the sensitive beam portion 21 is substantially hollow. It is formed in a cylindrical shape.

円筒形状の受感ビーム部21の外周面には、周方向に沿って、等間隔に角形の凹部23が設けられており、この凹部23を形成することにより、その背面側が薄肉部24となっている。   On the outer peripheral surface of the cylindrical sensing beam portion 21, rectangular concave portions 23 are provided at equal intervals along the circumferential direction. By forming the concave portions 23, the back side becomes a thin portion 24. ing.

本実施例の場合、凹部23は、周方向に沿って等角度間隔に8個設けられていて、その結果、薄肉部24も周方向に沿って等角度間隔で8個形成されている。各薄肉部24の背面側には、直交せん断歪みゲージA〜Hがそれぞれ貼付されている。   In the case of the present embodiment, eight concave portions 23 are provided at equal angular intervals along the circumferential direction, and as a result, eight thin portions 24 are also formed at equal angular intervals along the circumferential direction. Orthogonal shear strain gauges A to H are respectively attached to the back side of each thin portion 24.

本実施例の回転型分力計測装置10では、分力検出器20は、エンジン2からの駆動を伝えるトルク伝達軸5にかかる6分力を計測するため、ジュラルミン等の高剛性材料により形成されている。なお、トルク伝達軸5,6へ取付けるための形状は、トルク伝達軸5,6の途中に連結できるものであれば良く、必ずしも円環状である必要はない。   In the rotary component force measuring device 10 of this embodiment, the component force detector 20 is formed of a highly rigid material such as duralumin in order to measure six component forces applied to the torque transmission shaft 5 that transmits the drive from the engine 2. ing. In addition, the shape for attaching to the torque transmission shafts 5 and 6 may be any shape as long as it can be connected to the torque transmission shafts 5 and 6 and does not necessarily have an annular shape.

なお、図5および図6に符号25で示した部分は、分力検出器20の回転角度検出部であり、本実施例の場合、検出部25は、フォトインタラプタ25aと、遮光板25bとから構成されていて、遮光板25bは、リング状に形成されて、取付けフランジ22の外周に固設されている。   5 and 6 is a rotation angle detector of the component force detector 20. In this embodiment, the detector 25 includes a photo interrupter 25a and a light shielding plate 25b. The light shielding plate 25 b is formed in a ring shape and is fixed to the outer periphery of the mounting flange 22.

遮光板25bは、検出器20が回転すると、その回転に伴ってフォトインタラプタ25aの中心軸上を回転するようになっていて、遮光板25bに貫通形成されている孔25cが、フォトインタラプタ25aの中心にくると、インタラプタ25a間に光が透過して、出力信号が送出される。   When the detector 20 rotates, the light shielding plate 25b rotates on the central axis of the photo interrupter 25a, and a hole 25c formed through the light shielding plate 25b is formed in the light interrupting plate 25b. When it comes to the center, light is transmitted between the interrupters 25a and an output signal is sent out.

この出力信号の送出間隔は、遮光板25bに貫通形成されている多数の孔25cの穿孔間隔と、分力検出器20の回転速度に対応したものとなる。なお、図6に符号26で示した部材は、後述する計測部30の第1信号処理回路31およびデータ収集部32の電気回路を構成するICなどの素子が搭載された基板であり、本実施例の場合には、複数の基板26がホルダ27に支持されて、分力検出器20の中央に設けられた貫通孔内に設置されている。   The output signal transmission interval corresponds to the perforation intervals of a large number of holes 25 c formed through the light shielding plate 25 b and the rotational speed of the component force detector 20. 6 is a substrate on which elements such as an IC constituting an electric circuit of a first signal processing circuit 31 of the measuring unit 30 and a data collecting unit 32, which will be described later, are mounted. In the case of the example, a plurality of substrates 26 are supported by a holder 27 and installed in a through hole provided in the center of the component force detector 20.

直交せん断歪みゲージA〜Hは、受感ビーム部21に回転力が加えられた際に、薄肉部24の歪みを検出するものであり、その詳細構造を図7に示している。同図に示した直交せん断歪みゲージA〜Hは、4個の抵抗素子A1,A2,A3,A4を備えている。この抵抗素子A1,A2,A3,A4は、フレキシブル基板上に形成され、図8に示すように、8個のブリッジ回路B〜Bが形成される。 The orthogonal shear strain gauges A to H detect the strain of the thin portion 24 when a rotational force is applied to the sensitive beam portion 21, and the detailed structure thereof is shown in FIG. The orthogonal shear strain gauges A to H shown in the figure include four resistance elements A1, A2, A3, and A4. The resistive element A1, A2, A3, A4 are formed on a flexible substrate, as shown in FIG. 8, the eight-bridge circuit B 1 .about.B 8 is formed.

本実施例の場合、直交せん断歪みゲージA〜Hは、周方向に隣接する薄肉部24の背面側に、2つの異なった形態で貼付されている。すなわち、本実施例の場合、図7に示したゲージの中心軸Cが、分力検出器20の軸と一致する形態のもの(A,C,E,G)と、中心軸Cが分力検出器20の軸に対して、45度傾斜させた形態のもの(B,D,F,H)とを交互に配置しており、その配置形態を図9に展開図として示している。 In the case of a present Example, orthogonal shear strain gauge AH is affixed on the back side of the thin part 24 adjacent to the circumferential direction with two different forms. That is, in the case of the present embodiment, the gage center axis C 0 shown in FIG. 7 matches the axis of the component force detector 20 (A, C, E, G) and the center axis C 0 is The components (B, D, F, and H) inclined by 45 degrees with respect to the axis of the component force detector 20 are alternately arranged, and the arrangement is shown in a developed view in FIG. .

以上のように構成したブリッジ回路B〜Bでは、歪ゲージA、C、E、Gは、分力検出器20の軸を中心とする直交座標(x,y,z)系の軸方向に加わる力Fx、Fy、および、軸周りに働くトルクMzを検出し、歪ゲージB、D、F、Hは、軸方向に加わる力Fz、および、軸周りに働くトルクMx、Myを検出することになる。 In the bridge circuits B 1 to B 8 configured as described above, the strain gauges A, C, E, and G are axial directions of an orthogonal coordinate (x, y, z) system centered on the axis of the component force detector 20. The force Fx, Fy applied to the shaft and the torque Mz acting around the axis are detected, and the strain gauges B, D, F, H detect the force Fz applied in the axial direction and the torque Mx, My acting around the shaft. It will be.

なお、本実施例では、4抵抗素子の歪ゲージを使用しているが、3,2、または1素子の歪ゲージであっても良い。また、歪みゲージの貼付位置は、円環状受感ビーム部21の内面側だけでなく、外面側に貼り付けても良い。   In this embodiment, a strain gauge with four resistance elements is used, but a strain gauge with three, two, or one element may be used. The strain gauge may be attached not only to the inner surface side of the annular sensing beam portion 21 but also to the outer surface side.

計測部30の詳細を図10に示している。同図に示した計測部30は、回転側である分力検出部20側に搭載される第1信号処理回路31およびデータ収集部32と、分力検出部20側から離間した位置である固定側(例えば、データ収集室、実験室、制御室、コンピュータ設置室等)に設けられる第2信号処理回路33とを有している。   Details of the measuring unit 30 are shown in FIG. The measurement unit 30 shown in the figure is fixed at a position separated from the first signal processing circuit 31 and the data collection unit 32 mounted on the component force detection unit 20 side which is the rotation side, and the component force detection unit 20 side. And a second signal processing circuit 33 provided on the side (for example, a data collection room, a laboratory, a control room, a computer installation room, etc.).

第1信号処理回路31は、8個の薄肉部(受感部)24に貼付された歪みゲージA〜Hにより形成された8個のブリッジ回路B〜Bからの出力信号を、回転検出部25から得られるタイミング信号に応じてサンプリングする。 The first signal processing circuit 31 detects rotation of output signals from the eight bridge circuits B 1 to B 8 formed by the strain gauges A to H attached to the eight thin portions (sensitive portions) 24. Sampling is performed according to the timing signal obtained from the unit 25.

第1信号処理回路31には、データ収集部32を有している。データ収集部32には、回転角度検出器25から得られるタイミング信号に応じて、ブリッジ回路B〜Bからの出力信号をサンプリングしてAD変換するAD変換器32aと、その制御部32bとが含まれている。 The first signal processing circuit 31 has a data collection unit 32. The data collection unit 32, in response to a timing signal obtained from the rotation angle detector 25, and the AD converter 32a to AD conversion by sampling the output signal from the bridge circuit B 1 .about.B 8, and a control unit 32b It is included.

AD変換器32aのより具体的な動作を例示すると、AD変換器32aには、角度検出部25から回転角度毎(例えば、0.5度、1度等)に発生するタイミング信号が入力され、AD変換器32aは、この回転角度検出器25から得られるタイミング信号に応じて、入力データであるブリッジ回路B〜Bからの出力信号をサンプリングして、計8個の出力信号をデジタル出力する。 To illustrate a more specific operation of the AD converter 32a, a timing signal generated at each rotation angle (for example, 0.5 degree, 1 degree, etc.) is input from the angle detection unit 25 to the AD converter 32a. AD converters 32a, in response to a timing signal obtained from the rotation angle detector 25 samples the output signal from the bridge circuit B 1 .about.B 8 as input data, the digital output a total of eight output signal To do.

データ制御部32bは、AD変換器32aや角度検出部25の制御を行ったり、AD変換器32aの出力を角度検出部25で検出される角度毎に分類して送出する手段である。   The data control unit 32 b is means for controlling the AD converter 32 a and the angle detection unit 25, and classifying and transmitting the output of the AD converter 32 a for each angle detected by the angle detection unit 25.

第1信号処理回路31には、データ制御部32bから送出される出力信号を、回転角度検出器25から得られるタイミング信号に応じて、第2信号処理回路33のデータ受信部33aに送出するデータ送出部31aを有している。また、第1信号処理回路31には、コイル31bと、電力受給部31cを有しており、電力受給部31cは、受給した電力をデータ収集部32の各回路や、ブリッジ回路B〜Bに分配供給する。 The first signal processing circuit 31 sends the output signal sent from the data control unit 32b to the data receiving unit 33a of the second signal processing circuit 33 in accordance with the timing signal obtained from the rotation angle detector 25. It has a sending part 31a. Further, the first signal processing circuit 31 includes a coil 31b and a power receiving unit 31c. The power receiving unit 31c receives the received power from each circuit of the data collection unit 32 and the bridge circuits B 1 to B. 8 is distributed and supplied.

第2信号処理回路33は、第1信号処理回路31でサンプリングされた出力信号を受信して、受感部(薄肉部24)毎の歪ゲージA〜Hの特性、異なる受感部(薄肉部24)間の歪ゲージA〜Hの干渉特性に基づいて個々に補正し、回転角度毎に6分力を算出するものであり、データ受信部33a,コイル33b,電力供給部33cおよび信号処理部33dを有している。   The second signal processing circuit 33 receives the output signal sampled by the first signal processing circuit 31, and the characteristics of the strain gauges A to H for each sensitive part (thin part 24), different sensitive parts (thin part). 24) are individually corrected based on the interference characteristics of the strain gauges A to H, and 6 component forces are calculated for each rotation angle. The data receiving unit 33a, the coil 33b, the power supply unit 33c, and the signal processing unit 33d.

本実施例では、出力信号の第1信号処理回路31から第2信号処理回路33への伝送と、コイル31bとコイル33b間の電力の授受は、非接触で行われる。その際、デジタル化された出力信号の回転に伴う伝送経路の変化、発生する電磁ノイズ等による誤差の影響が少ない電磁結合、光データ伝送、無線伝送等の方式で行われることが望ましい。   In the present embodiment, the transmission of the output signal from the first signal processing circuit 31 to the second signal processing circuit 33 and the transfer of power between the coil 31b and the coil 33b are performed in a non-contact manner. At this time, it is desirable that the transmission path change due to the rotation of the digitized output signal, and the electromagnetic coupling, optical data transmission, wireless transmission, and the like be less affected by errors caused by generated electromagnetic noise.

なお、本実施例の場合、非接触方式の他、スリップリング等による接触方式の伝送が行われてもよい。接触方式の伝送によれば、既存の設備を活用することが出来る。   In the case of the present embodiment, in addition to the non-contact method, transmission by a contact method using a slip ring or the like may be performed. According to the contact type transmission, existing facilities can be utilized.

また、8本のデジタル化された出力信号は、シリアルデータにして直接ASK変調して伝送されるか、8チャンネル多重化信号としてFSK,PSK変調して伝送されてもよい。シリアル伝送の他、パラレル伝送されてもよい。また、このようなデータ変調は、データ制御部32cで行われてもよい。   Further, the eight digitized output signals may be transmitted as serial data by direct ASK modulation, or may be transmitted by FSK and PSK modulation as 8-channel multiplexed signals. In addition to serial transmission, parallel transmission may be used. Such data modulation may be performed by the data control unit 32c.

信号処理部33dは、受信部33aから受信した計8個の出力信号から、直交座標系の6分力を求める手段である。信号処理部33dの詳細な構成の一例を図11に示す。同図に示した信号処理部33dは、データ復調回路33eと、信号補正回路33fと、座標変換回路33gとを有している。   The signal processing unit 33d is means for obtaining six component forces in the orthogonal coordinate system from a total of eight output signals received from the receiving unit 33a. An example of a detailed configuration of the signal processing unit 33d is shown in FIG. The signal processing unit 33d shown in the figure includes a data demodulation circuit 33e, a signal correction circuit 33f, and a coordinate conversion circuit 33g.

データ復調回路33eは、変調されて送られてきた出力信号(本実施例では1本の8ch多重化信号)を、計8本の出力信号(A,B,C,D,E,F,G,H))に復調する手段である。   The data demodulating circuit 33e converts the modulated output signal (in this embodiment, one 8ch multiplexed signal) into a total of eight output signals (A, B, C, D, E, F, G). , H)).

信号補正回路33fは、出力信号を、予め記憶してある回転角度検出器25の角度位置毎の補正情報(補正係数)に基づいて補正する手段である。この場合の補正情報は、例えば、既知の出力信号を負荷として与えた時の、回転角度25の出力信号を読取り、これらの信号を比較演算して相互の相関性を表す補正係数を予め求め、メモリ等に記憶しておくことができる。   The signal correction circuit 33f is a means for correcting the output signal based on correction information (correction coefficient) for each angular position of the rotation angle detector 25 stored in advance. In this case, the correction information is obtained by, for example, reading the output signal at the rotation angle 25 when a known output signal is given as a load, and comparing these signals to obtain a correction coefficient representing the correlation between them in advance. It can be stored in a memory or the like.

この場合、出力信号は、受感部毎の歪ゲージA〜Hの特性、異なる受感部間の歪ゲージA〜Hの干渉特性(誤差)を有したまま、信号補正回路33fに入力されるため、出力信号毎に歪ゲージA〜Hの特性、受感部毎の異なる変形に従った正しい補正が行われ、その後の分力の算出が高精度に行われる。補正は、線形1次補正だけでも十分であり、高度な補正は特に必要とされない。   In this case, the output signal is input to the signal correction circuit 33f while having the characteristics of the strain gauges A to H for each sensitive part and the interference characteristics (errors) of the strain gauges A to H between different sensitive parts. Therefore, correct correction is performed in accordance with the characteristics of the strain gauges A to H for each output signal and different deformations for each sensitive part, and the subsequent calculation of the component force is performed with high accuracy. For the correction, only linear linear correction is sufficient, and no advanced correction is particularly required.

なお、分力の算出誤差をより少なくするためには、各出力信号が理論値に最も近くなるように補正情報の係数を調整したり、各出力信号のn次の項及び各項の積を補正項として加え、補正を行ってもよい。その際、各補正項は、まとめて補正行列にして演算してもよい。また更に、回転角度検出器25の回転に応じた回転変形を組み入れた高次補正が行われてもよい。   In order to reduce the calculation error of the component force, the coefficient of the correction information is adjusted so that each output signal is closest to the theoretical value, or the n-th order term and the product of each term of each output signal are calculated. Correction may be performed in addition to the correction term. At that time, each correction term may be calculated as a correction matrix. Still further, high-order correction incorporating rotational deformation according to the rotation of the rotation angle detector 25 may be performed.

このように、分力算出後ではなく分力算出前に、受感部毎の検出独立性、異なる受感部間の非干渉性が維持された状態で、出力信号毎に歪ゲージA〜Hの特性、受感部毎の異なる変形に従った補正が行われるので、補正演算は容易に行われ、また補正の妥当性も増し、正しく高精度な分力が求められる。   As described above, the strain gauges A to H are output for each output signal in a state in which the detection independence for each sensitive part and the incoherence between different sensitive parts are maintained before the calculated force, not after the calculated force. Therefore, the correction calculation is easily performed, the validity of the correction is increased, and a correct and highly accurate component force is required.

座標変換回路33gは、復調された計8本の出力信号を回転角度毎に回転座標系(直交座標系x,y,z)の6分力に座標変換する手段である。本実施例では、変換は、次式で示す行列演算により行われる。   The coordinate conversion circuit 33g is a means for performing coordinate conversion of the demodulated total of eight output signals into six component forces of the rotation coordinate system (orthogonal coordinate system x, y, z) for each rotation angle. In this embodiment, the conversion is performed by a matrix operation represented by the following equation.

Figure 0004837940
Figure 0004837940

ここで、Fx〜Mzは、トルク伝達軸の直交座標系のx、y、z軸方向に加わる力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzの6分力、A〜Hは、8個のブリッジ回路B〜Bの出力信号であり、K11〜K68は変換行列(変換のためのマトリックス)である。 Here, Fx to Mz are forces Fx, Fy, Fz applied in the x, y, z axis directions of the orthogonal coordinate system of the torque transmission axis, and six component forces of torques Mx, My, Mz acting around these axes, A ˜H are output signals of the eight bridge circuits B 1 to B 8 , and K 11 to K 68 are transformation matrices (matrix for transformation).

この変換行列は、予め使用する分力検出器20について、静止状態で、トルク伝達軸の回転角度(例えば、1度)毎に、トルク伝達軸の外部から、既知の6分力を、例えば、ダイナモメータ3から加え、その時のブリッジ回路B〜Bの出力信号A〜Hを測定し、これらの相関関係を求めることにより得られ、得られた変換行列は、補正情報の1つとしてメモリ等に記憶させておく。なお、本実施例での変換行列は以下のようになる。 This transformation matrix is a component force detector 20 to be used in advance, in a stationary state, for each rotation angle (for example, 1 degree) of the torque transmission shaft, from the outside of the torque transmission shaft, a known 6 component force, for example, In addition to the dynamometer 3, the output signals A to H of the bridge circuits B 1 to B 8 at that time are measured and their correlation is obtained, and the obtained conversion matrix is stored as one of the correction information. And so on. Note that the transformation matrix in this embodiment is as follows.

Figure 0004837940
Figure 0004837940

このように変換行列を予め求めておくことで、8本の出力信号から6分力への変換が素早く行われ、信号処理の高速化に貢献する。   By obtaining the conversion matrix in advance in this way, the conversion from the eight output signals to the six component forces is performed quickly, which contributes to speeding up the signal processing.

以上説明した回転型分力計測装置10では、従来から用いられている装置と比較して以下のメリットがある。すなわち、従来は、第1信号処理回路31に相当する部分で、ブリッジ回路の出力信号の差または和を演算して、ここで6分力を求めて第2信号処理回路33に相当する部分に伝送し、第2信号処理回路33に相当する部分で、誤差要因等の補正を行っていた。   The rotary component force measuring device 10 described above has the following merits as compared with a conventionally used device. In other words, conventionally, the difference or sum of the output signals of the bridge circuit is calculated at the portion corresponding to the first signal processing circuit 31, and 6 components are obtained here, and the portion corresponding to the second signal processing circuit 33 is calculated. In the portion corresponding to the second signal processing circuit 33, the error factor is corrected.

ところが、従来構成のブリッジ回路は、配線が複数の受感部を跨っており、配線が長くなることが分力の検出誤差要因となるだけでなく、分力の各成分には、複数の受感部の歪ゲージ特性に基づく誤差が加算され、回転部内で6分力が算出されてしまうため、回転部の外部に配置された信号処理部でどのように補正しようが各受感部毎の歪み成分に分離することが非常に難しく、各受感部毎の異なる変形に対する補正は不可能であり、正しい分力を求めることができなかった。   However, in the bridge circuit of the conventional configuration, the wiring straddles a plurality of sensing parts, and the length of the wiring not only causes a component error detection error, but each component of the component force includes a plurality of receiving components. Since an error based on the strain gauge characteristics of the sensing part is added and 6 component forces are calculated in the rotating part, how to correct it by the signal processing part arranged outside the rotating part for each sensitive part It was very difficult to separate into distortion components, and it was impossible to correct different deformations for each sensitive part, and the correct component force could not be obtained.

また、分力の各成分には、ブリッジ回路の出力信号段階で生じている誤差成分が埋もれてしまっているから、分力を求めた後に、個々の受感部の歪ゲージの特性や、異なる受感部間の歪ゲージの干渉特性に応じた補正を行うことには意味がなく、また高度の補正を行うことは困難であった。   In addition, each component of the component force is embedded with an error component generated at the output signal stage of the bridge circuit. Therefore, after obtaining the component force, the characteristics of the strain gauges of the individual sensing parts are different. It is meaningless to perform correction according to the interference characteristics of the strain gauge between the sensing parts, and it is difficult to perform high-level correction.

これに対し、本実施例の回転型分力測定装置10では、分力を求めるのは、第2信号処理回路33で演算して行なう為に、このような不都合が解消される。すなわち、本実施例の回転型分力計測装置10では、回転側に設けられた第1信号処理回路31では、受感部毎、回転角度毎に出力信号をサンプリングして、分力演算をするとこなく、送出部31aら第2信号処理回路33に送出し、回転側の外部に設けられた第2信号処理回路33の受信部33aで受信した後、信号処理部33dで、受感部毎に出力信号が分離されて、6分力の演算が行われ、このため、受感部毎の検出独立性、異なる受感部間の非干渉性が維持された状態で、受感部毎に出力信号の補正を行った上で、回転角度毎に6分力に座標変換される。   On the other hand, in the rotary type component force measuring apparatus 10 of the present embodiment, the inconvenience is eliminated because the component force is calculated by the second signal processing circuit 33. That is, in the rotary component force measuring device 10 of the present embodiment, the first signal processing circuit 31 provided on the rotation side samples the output signal for each sensing unit and for each rotation angle, and calculates the component force. Instead, the signal is sent from the sending unit 31a to the second signal processing circuit 33 and received by the receiving unit 33a of the second signal processing circuit 33 provided outside the rotation side. Then, the signal processing unit 33d The output signal is separated and 6 component forces are calculated. For this reason, the detection independence of each sensitive part and the non-interference between different sensitive parts are maintained. After correcting the output signal, coordinates are converted to 6 component forces for each rotation angle.

従って、各受感部毎の異なる変形に対する補正が容易に行われ、6分力の高精度化が実現される。しかも、ブリッジ回路B〜Bは、受感部毎に構成されているため、配線が短くて済み、配線に伴う信号誤差が軽減される。 Therefore, the correction for the different deformation for each sensitive part is easily performed, and the high accuracy of 6 component force is realized. In addition, since the bridge circuits B 1 to B 8 are configured for each sensing unit, the wiring is short, and signal errors associated with the wiring are reduced.

なお、受感ビーム部21の凹部23は、その数が増える毎に、分離した出力信号の数が増えることから、出力信号間の独立性、非干渉性が増し、6分力の高精度化、出力信号の補正の高精度化が実現されるので、受感部、及び出力信号の本数は必ずしも8本である必要はない。   Each time the number of the recesses 23 of the sensitive beam portion 21 increases, the number of output signals separated increases, so that the independence and non-interference between the output signals increase, and the six-component force becomes highly accurate. Since the accuracy of the correction of the output signal is realized, the number of the sensing parts and the number of output signals is not necessarily eight.

また、本実施例の計測装置10では、受感ビーム部21の凹部23の数量は必ずしも8個である必要はなく、3以上であれば4〜7,9以上と変更してもよい。   Moreover, in the measuring apparatus 10 of a present Example, the number of the recessed parts 23 of the sensitive beam part 21 does not necessarily need to be eight pieces, and if it is three or more, you may change with 4-7, 9 or more.

図12は、本発明に係る回転型分力計測装置の第2実施例を示しており、上記第1実施例と同一もしくは相当する部分には、共通符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。   FIG. 12 shows a second embodiment of the rotary type component force measuring apparatus according to the present invention, and the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by common reference numerals and the description thereof is omitted. Only the characteristic points will be described below.

同図は、分力検出器20aの他の例を示す平面図であり、検出器20aは、受感ビーム部21a,取付けフランジ22aを有しており、受感ビーム部21aは、中空円筒状に形成され、外周面には、5個の凹部23aが等角度間隔に設けられている。   This figure is a plan view showing another example of the component force detector 20a. The detector 20a has a sensitive beam portion 21a and a mounting flange 22a. The sensitive beam portion 21a has a hollow cylindrical shape. In the outer peripheral surface, five recesses 23a are provided at equiangular intervals.

凹部23aの背面側に形成され薄肉部24aが形成され、この薄肉部24aの内面側には、合計10個の直交せん断歪みゲージS1〜S10が貼付されている。この歪みゲージS1〜S10は、薄肉部24aの内面側と、その隣接部分に配置されている。凹部23aの配置間隔は、中心に対する角度が2π/5、すなわち72度毎に均等区分するようになっている。   A thin portion 24a is formed on the back side of the recess 23a, and a total of ten orthogonal shear strain gauges S1 to S10 are attached to the inner surface side of the thin portion 24a. The strain gauges S1 to S10 are disposed on the inner surface side of the thin portion 24a and adjacent portions thereof. The interval between the recesses 23a is equally divided at an angle with respect to the center of 2π / 5, that is, every 72 degrees.

なお、本実施例においても、歪みゲージS1〜S10は、図7に示したゲージの中心軸Cが、分力検出器20の軸と一致する形態のものと、中心軸Cが分力検出器20の軸に対して、45度傾斜させた形態のものとを交互に配置している。 Also in this embodiment, strain gauges S1~S10 the center axis C 0 gauge shown in FIG. 7, and those in a form consistent with the axial component force detector 20, the central axis C 0 component force Those having an inclination of 45 degrees with respect to the axis of the detector 20 are alternately arranged.

本実施例の場合も計測部30は、図10に示した構成と同じものが用いられ、データ受信部33aが受信した計10個の出力信号から、直交座標系の6分力が、以下に示す座標変換方式により求められる。   Also in the case of the present embodiment, the measurement unit 30 has the same configuration as that shown in FIG. 10, and the six component forces of the orthogonal coordinate system are expressed as follows from a total of ten output signals received by the data reception unit 33a. It is calculated | required by the coordinate transformation system shown.

Figure 0004837940
Figure 0004837940



本実施例の場合でも、図11に示した信号補正回路33eは、出力信号を、予め記憶してある回転角度検出器25の角度位置毎の補正情報(補正係数)に基づいて補正することは、実施例1と同様に行われる。   Even in this embodiment, the signal correction circuit 33e shown in FIG. 11 does not correct the output signal based on the correction information (correction coefficient) for each angular position of the rotation angle detector 25 stored in advance. This is performed in the same manner as in the first embodiment.

なお、分力の算出誤差をより少なくするためには、各出力信号が理論値に最も近くなるように補正情報の係数を調整したり、各出力信号のn次の項及び各項の積を補正項として加え、補正を行ってもよい。その際、各補正項はまとめて補正行列にして演算してもよい。また更に、回転角度検出器25の回転に応じた回転変形を組み入れた高次補正が行われてもよいことは前述実施例と同様である。以上の構成した実施例2でも上記実施例と同等の作用効果が得られる。   In order to reduce the calculation error of the component force, the coefficient of the correction information is adjusted so that each output signal is closest to the theoretical value, or the n-th order term and the product of each term of each output signal are calculated. Correction may be performed in addition to the correction term. At this time, the correction terms may be collectively calculated as a correction matrix. Further, as in the above-described embodiment, higher-order correction incorporating rotational deformation according to the rotation of the rotation angle detector 25 may be performed. In the second embodiment configured as described above, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.

そして、本発明の回転型分力計測装置10aによって得られた実回転座標系の分力と、回転角度についての情報は、エンジンの加速時、減速時におけるエンジントルクの挙動の解析や、エンジンの失火やノッキングの検出等の用途に用いられる。   The information about the component force and rotation angle of the actual rotation coordinate system obtained by the rotary component force measuring device 10a of the present invention is obtained by analyzing the engine torque behavior during engine acceleration and deceleration, Used for misfire and knock detection.

なお、上記実施例では、分力検出器として、中空円筒形の形状のものを例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、円盤形状のものや、多角形の円盤ないしは円筒などの形状であってもよい。   In the above-described embodiment, a hollow cylindrical shape is exemplified as the component force detector. However, the implementation of the present invention is not limited to this, for example, a disk-shaped one or a polygonal shape. The shape may be a disk or cylinder.

本発明にかかる回転型分力計測装置では、高精度の分力測定が可能になるので、例えば、内燃機関のトルクなどのエンジン特性の測定に有効に活用することができる。   The rotary component force measuring device according to the present invention can measure the component force with high accuracy, and can be effectively used for measuring engine characteristics such as torque of an internal combustion engine, for example.

本発明にかかる回転型分力測定装置の使用状態の一例を示す側面説明図である。It is side surface explanatory drawing which shows an example of the use condition of the rotary type | mold component force measuring apparatus concerning this invention. 図1に示した分力測定装置の取付け状態の斜視図である。It is a perspective view of the attachment state of the component force measuring apparatus shown in FIG. 図1に示した分力測定装置の分力検出器の正面図である。It is a front view of the component force detector of the component force measuring apparatus shown in FIG. 図1に示した分力測定装置の分力検出器の側面図である。It is a side view of the component force detector of the component force measuring apparatus shown in FIG. 図3のA−A線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 図4のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 図1に示した分力測定装置の分力検出器に用いる歪みゲージの平面図である。It is a top view of the strain gauge used for the component force detector of the component force measuring apparatus shown in FIG. 図7に示したの歪みゲージで形成するブリッジ回路の説明図である。It is explanatory drawing of the bridge circuit formed with the strain gauge shown in FIG. 図7に示した歪みゲージの貼付位置の展開図である。It is an expanded view of the sticking position of the strain gauge shown in FIG. 図1に示した分力測定装置の計測部のブロック図である。It is a block diagram of the measurement part of the component force measuring apparatus shown in FIG. 図10に示した信号処理部の詳細説明図である。It is detailed explanatory drawing of the signal processing part shown in FIG. 本発明にかかる計測装置の第2実施例を示す要部説明図である。It is principal part explanatory drawing which shows 2nd Example of the measuring device concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…回転型分力計測装置
5……第1トルク伝達軸
6……第2トルク伝達軸
20…分力検出部
21…受感ビーム部
22…取付けフランジ
23…凹部
24…薄肉部
25…回転角度検出部
30…計測部
31…第1信号処理回路
32…データ収集部
33…第2信号処理回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary type component force measuring device 5 ... 1st torque transmission shaft 6 ... 2nd torque transmission shaft 20 ... Component force detection part 21 ... Sensitive beam part 22 ... Mounting flange 23 ... Recessed part 24 ... Thin part 25 ... Rotation Angle detection unit 30 ... measurement unit 31 ... first signal processing circuit 32 ... data collection unit 33 ... second signal processing circuit

Claims (5)

直交座標系(x,y,z)の軸方向に加わる力Fx,Fy,Fz及びこれらの軸回りに働くトルクMx,My,Mzの6分力を計測する回転型分力計測装置において、
前記回転駆動力が伝達される第1,第2トルク伝達軸の間に配置され、一端側から回転駆動力が入力された際に、前記6分力に関連する歪みを検出する分力検出器を備え、
前記分力検出器は、複数の薄肉部を有する受感ビーム部と、
前記薄肉部に対応させて貼付され、4つの抵抗素子でブリッジ回路を形成する複数の直交せん断型歪ゲージとを有し、
前記ブリッジ回路からの出力信号は、前記分力検出器に設けられた回転検出器の回転角度検出信号から得られるタイミング信号に応じて前記分力検出器の内部に配置された電子回路によりサンプリングし、AD変換器によりデジタル化して、信号処理回路に送出し、
前記信号処理回路で、伝送された各ブリッジ回路からの出力信号を予め記憶されている補正情報により補正して、座標変換を行うことにより、前記6分力(Fx,Fy,Fz及び、働くトルクMx,My,Mz)を算出する回転型分力計測装置であって、
前記補正情報は、前記受感ビーム部毎に異なる変形に対する一次補正、または、前記回転検出器の回転に応じた回転変形を組み入れた高次補正を含む情報であることを特徴とする回転型分力計測装置。
In a rotary component force measuring device that measures six component forces of forces Fx, Fy, Fz applied in the axial direction of the orthogonal coordinate system (x, y, z) and torques Mx, My, Mz acting around these axes,
A component force detector that is disposed between the first and second torque transmission shafts to which the rotational driving force is transmitted, and detects distortion related to the six component forces when the rotational driving force is input from one end side. With
The component force detector includes a sensing beam portion having a plurality of thin portions ;
A plurality of orthogonal shear type strain gauges attached to correspond to the thin portion and forming a bridge circuit with four resistance elements;
The output signal from the bridge circuit is sampled by an electronic circuit disposed inside the component force detector according to a timing signal obtained from a rotation angle detection signal of a rotation detector provided in the component force detector. , Digitized by AD converter and sent to signal processing circuit,
The signal processing circuit corrects the transmitted output signal from each bridge circuit with correction information stored in advance, and performs coordinate conversion to thereby convert the six component forces (Fx, Fy, Fz and working torque). mx, My, a rotary component force measuring device for calculating a Mz),
The correction information is information including primary correction for different deformation for each of the sensing beam portions or higher-order correction incorporating rotational deformation according to rotation of the rotation detector. Force measuring device.
前記直交せん断型歪ゲージは、周方向に隣接する前記薄肉部に、中心軸が前記分力検出器の軸と一致するものと、中心軸が前記分力検出器の軸に対して、45度傾斜させものとを交互に配置することを特徴とする請求項1記載の回転型分力計測装置。 The orthogonal shear type strain gauge has a thin portion adjacent in the circumferential direction, the center axis of which coincides with the axis of the component force detector, and the center axis of 45 degrees with respect to the axis of the component force detector. The rotary component force measuring device according to claim 1, wherein the inclined components are alternately arranged. 前記受感ビーム部は、円筒状に形成され、その外側面に複数の凹部を形成して、その背面側に前記薄肉部を形成することを特徴とする請求項1または2記載の回転分力型計測装置。 3. The rotational component force according to claim 1, wherein the sensing beam portion is formed in a cylindrical shape, and a plurality of concave portions are formed on an outer surface thereof, and the thin portion is formed on a back surface side thereof. Mold measuring device. 前記ブリッジ回路で検出された検出信号は、AD変換器によりデジタル化した後に、デジタル化された出力信号を電磁結合,光データ伝送,もしくは無線伝送等の非接触データ伝送方法で、または、スリップリング等による接触データ伝送方式で、前記分力検出器の外部に配置された前記信号処理回路に伝送することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転型分力計測装置。 The detection signal detected by the bridge circuit is digitized by an AD converter, and the digitized output signal is converted into a non-contact data transmission method such as electromagnetic coupling, optical data transmission, or wireless transmission, or slip ring. 4. The rotational component force according to claim 1, wherein the rotational force is transmitted to the signal processing circuit arranged outside the component force detector by a contact data transmission method using, for example, a contact data transmission method. Measuring device. 前記信号処理回路は、静止状態で、前記トルク伝達軸の回転角度毎に、外部から既知の6分力を加え、その時のブリッジ信号を測定することにより得られる変換行列に基づいて、前記出力信号を前記6分力に変換することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転型分力計測装置。In the stationary state, the signal processing circuit applies a known six component force from the outside for each rotation angle of the torque transmission shaft, and based on the conversion matrix obtained by measuring the bridge signal at that time, the output signal The rotary component force measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the force component is converted into the six component forces.
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