JP4971805B2 - トルクセンサ - Google Patents
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Description
まず、第1の実施形態について説明する。
図1に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図1aはトルクセンサの正面を、図1bはトルクセンサの左側面を、図1cはトルクセンサの右側面を、図1dはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側(図における右方)端と出力側端(図における左方)との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー10と、トーションバー10に当該トーションバー10の入力側で固定された入力側筒21と、トーションバー10に当該トーションバー10の出力側で固定された出力側筒22と、駆動コイル31と、第1検出コイル41と、第2検出コイル42と、測定回路50とを有している。
また、入力側筒21は、導電性を有する非磁性体を用いて形成されており、同軸入れ子状に間隔をあけて配置された二つの両底面の無い中空の円筒形状部である内筒部と外筒部をトーションバー10の出力側端で連結した形状を有する。そして、内筒部が外筒部の内側の円筒形状部であるものとして、内筒部がトーションバー10の入力側に固定されている。また、入力側筒21は、出力側筒22の内側に、出力側筒22と同軸入れ子状に配置されるように設けられている。
また、駆動コイル31は、入力側筒21の内筒部と外筒部の間に、トーションバー10の回転軸と同軸状に巻き回した形態で、第1検出コイル41と第2検出コイル42とに、入力側筒21の外筒部と出力側筒22の側壁を介して対面するように配置されている。
なお、駆動コイル31は、トルクセンサの全体すなわち静止系に対して固定的に設けてもよいし、入力側筒21と共に回転するように入力側筒21に対して固定して設けるようにもよい。また、第1検出コイル41と第2検出コイル42も、静止系に対して固定的に設けてもよいし、出力側筒22と共に回転するように出力側筒22に対して固定して設けるようにもよい。なお、駆動コイル31と、第1検出コイル41と第2検出コイル42とのセットとの配置は、これを交換してもよい。
すなわち、図2aに示すように、出力側筒22の側壁には、軸方向に対して所定角度傾けた複数の周方向に並んだスリットである検出側スリット61が設けられており、図2bに示すように入力側筒21の外筒部には、軸方向に対して前記出力側筒22のスリットと逆方向に前記所定角度傾けた複数の周方向に並んだスリットである入力側スリット62が設けられている。
すなわち、図3に示すように、測定回路50は、発振回路51と、検波回路52とを有している。そして、発振回路51は、駆動コイル31を交流で励磁して磁束を発生し、第1検出コイル41は、窓63を通った交流磁束による誘起電圧E1を生成し、第2検出コイル42は、窓63を通った磁束による誘起電圧E2を生成する。検波回路52は、第1検出コイル41の誘起電圧E1と第2検出コイル42の誘起電圧E2の差E1-E2の大きさを検波し出力する。ここで、第1検出コイル41の誘起電圧E1は駆動コイル31と第2検出コイル42と間の磁気抵抗に反比例し、第2検出コイル42の誘起電圧E2は駆動コイル31と第2検出コイル42と間の磁気抵抗に反比例する。よって、検波回路52で検波されるE1-E2の大きさによって、トーションバー10の捻れ量すなわちトーションバー10に加えられたトルクが表されることになる。
以上、本発明の第1の実施形態について説明した。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図4aはトルクセンサの正面を、図4bはトルクセンサの左側面を、図4cはトルクセンサの右側面を、図4dはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側(図における右方)端と出力側端(図における左方)との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー10と、トーションバー10に当該トーションバー10の入力側で固定された入力側円盤71と、トーションバー10に当該トーションバー10の出力側で固定された出力側円盤72と、駆動コイル81と、第1検出コイル91と、第2検出コイル92と、測定回路50とを有している。
すなわち、図5aに示すように、出力側円盤72には、径方向に対して所定角度傾けた複数の、周方向に並んだスリットである検出側スリット721が設けられており、図5bに示すように入力側円盤71には、径方向に対して前記検出側スリット721と逆方向に前記所定角度傾けた複数の周方向に並んだスリットである入力側スリット711が設けられている。
さて、ここで、トーションバー10の捻れ量に対する窓100の移動量は、各スリットの径方向位置と、各スリットの径方向に対する傾きによって定まる。したがって、円盤の径を大きくせずとも、各スリットの径方向に対する傾きを適当に設定することによりトーションバー10の捻れ量に対する良好な感度を実現することができる。
ところで、以上の第1、第2実施形態における駆動コイル31と駆動コイル81は、これを磁性体に置き換えるようにしてもよい。そして、この場合には、第1実施形態においては、測定回路50を、第1検出コイル41と第2検出コイル42とを交流駆動すると共に、第1検出コイル41と第2検出コイル42によって誘起され前記窓63-磁性体-窓63の順に通過した磁束によって、第1検出コイル41と第2検出コイル42とに誘起される自己誘起起電力の差を検出する回路として構成するようにする。また、同様に、第2実施形態においては、測定回路50を、第1検出コイル91と第2検出コイル92とを交流駆動すると共に、第1検出コイル91と第2検出コイル42によって誘起され前記窓100-磁性体-窓100の順に通過した磁束によって、第1検出コイル91と第2検出コイル92とに誘起される自己誘起起電力の差を検出する回路として構成するようにする。
Claims (3)
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第1円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第2円筒と、
測定部とを有し、
前記第1円筒および前記第2円筒における、互いに対面する側壁には各々スリットが設けられており、
前記第1円筒の側壁に設けられたスリットと、前記第2円筒の側壁に設けられたスリットとは、前記トーションバーの径方向から見て相互に交差するように軸方向に対する傾きが異ならせてあり、
前記測定部は、
トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第1検出コイルと、
前記第1検出コイルと前記トーションバーの回転軸方向の位置を異ならせて配置した、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第2検出コイルと、
前記第1円筒の側壁に設けられたスリットと、前記第2円筒の側壁に設けられたスリットとの交差によって形成される窓を通る磁束を形成する磁束形成手段と、
前記第1検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧と、前記第2検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧とより前記トーションバーの捻れ量を計測する計測回路とを有し、
前記第1検出コイルと第2検出コイルとは、前記第1円筒の外側に当該第1円筒が中央孔に挿入された形態で配置されており、
前記磁束形成手段は、
前記第2円筒と前記トーションバーの間に配置された、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した駆動用コイルと、
前記駆動用コイルを交流駆動する駆動回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。 - トーションバーと、
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第1回転盤と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1回転盤と対面する形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第2回転盤と、
測定部とを有し、
前記第1回転盤と第2回転盤には各々スリットが設けられており、
前記第1回転盤に設けられたスリットと、前記第2回転盤に設けられたスリットとは、前記トーションバーの軸方向から見て相互に交差するように径方向に対する傾きが異ならせてあり、
前記測定部は、
トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第1検出コイルと、
前記第1検出コイルと前記トーションバーの径方向の位置を異ならせて配置した、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第2検出コイルと、
前記第1回転盤に設けられたスリットと、前記第2回転盤に設けられたスリットとの交差によって形成される窓を通る磁束を形成する磁束形成手段と、
前記第1検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧と、前記第2検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧とより前記トーションバーの捻れ量を計測する計測回路とを有し、
前記第1検出コイルと第2検出コイルとは、前記第1回転盤の前記一端側に配置されており、
前記磁束形成手段は、
前記第2回転盤の前記他端側に配置された、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した駆動用コイルと、
前記駆動用コイルを交流駆動する駆動回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。 - トーションバーと、
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第1円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性体で形成した第2円筒と、
測定部とを有し、
前記第1円筒および前記第2円筒における、互いに対面する側壁には各々スリットが設けられており、
前記第1円筒の側壁に設けられたスリットと、前記第2円筒の側壁に設けられたスリットとは、前記トーションバーの径方向から見て相互に交差するように軸方向に対する傾きが異ならせてあり、
前記測定部は、
トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第1検出コイルと、
前記第1検出コイルと前記トーションバーの回転軸方向の位置を異ならせて配置した、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した第2検出コイルと、
前記第1円筒の側壁に設けられたスリットと、前記第2円筒の側壁に設けられたスリットとの交差によって形成される窓を通る磁束を形成する磁束形成手段と、
前記第1検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧と、前記第2検出コイルに前記窓を通過した磁束によって誘起された誘起電圧とより前記トーションバーの捻れ量を計測する計測回路とを有し、
前記第1検出コイルと第2検出コイルとは、前記第2円筒と前記トーションバーの間に配置されており、
前記磁束形成手段は、
前記第1円筒の外側に当該第1円筒が中央孔に挿入された形態で配置された、前記トーションバーの回転軸と同軸状に巻き回した駆動用コイルと、
前記駆動用コイルを交流駆動する駆動回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。
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