JPH01173844A - Torque measuring instrument - Google Patents

Torque measuring instrument

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JPH01173844A
JPH01173844A JP62334863A JP33486387A JPH01173844A JP H01173844 A JPH01173844 A JP H01173844A JP 62334863 A JP62334863 A JP 62334863A JP 33486387 A JP33486387 A JP 33486387A JP H01173844 A JPH01173844 A JP H01173844A
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JP
Japan
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correction
torque
detection
shaft
coils
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Pending
Application number
JP62334863A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Yoshimura
吉村 茂夫
Yasushiro Ishino
連信郎 石野
Shiro Takada
史郎 高田
Ichiji Kimura
一司 木村
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Priority to EP19920100636 priority patent/EP0480912A3/en
Priority to DE3887853T priority patent/DE3887853T2/en
Priority to KR1019880013679A priority patent/KR930011087B1/en
Priority to US07/260,990 priority patent/US4920809A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the loading of a shaft for correction with torque and to prevent various errors generated at the time of torque detection owing to temperature variation and a secular change from being affected by a torque signal by providing the shaft for correction in addition to a torque transmission shaft and providing this shaft for correction with 1st and 2nd correcting coils. CONSTITUTION:The shaft 55 for correction which is provided with magnetic anisotropic parts 14 and 15 for correction are arranged separately from the shaft 11 provided with magnetic anisotropic parts 12 and 13 for torque detection for torque transmission. Exciting coils 16-19 of the shafts 11 and 55 are connected in series and connected to power sources 26 and 27. Further, a CPU 40 is connected to detection coils 20 and 21 of the shaft 11 and correcting coils 22 and 23 of the shaft 55 through rectifiers 28-31 and A/D converters 36-39. Then a reference value setting device 47 and manual switches 50-52 are connected to the CPU 40 and various errors are corrected excellently without being affected by a torque signal generated by the shaft 55 at the time of the torque detection.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はトルク測定装置に関し、特にエンジン。[Detailed description of the invention] Industrial applications TECHNICAL FIELD The present invention relates to a torque measuring device, particularly for engines.

モータ、産業機械駆動用の軸などのトルクを非接触で測
定可能なトルク測定装置に関する。
The present invention relates to a torque measuring device that can non-contactly measure the torque of motors, industrial machine drive shafts, etc.

従来の技術 従来のこの種のトルク測定装置として、特許用1693
26号明細間に開示されるものがある。これは、第10
図に示されるように、強磁性ならびに磁歪性を有する軸
1の外周に、この軸1の回転軸心の方向と45度の角度
をなして互いに反対方向に傾斜するナーリング部2.3
を形成し、各ナーリング部2.3の外周に励磁コイル4
および検出コイル5゜6をそれぞれ配置したものである
2. Prior Art A conventional torque measuring device of this type is the patent No. 1693.
There is something disclosed in the specification of No. 26. This is the 10th
As shown in the figure, a knurling part 2.3 is formed on the outer periphery of a shaft 1 having ferromagnetism and magnetostriction, and is inclined in opposite directions at an angle of 45 degrees with the direction of the axis of rotation of this shaft 1.
An excitation coil 4 is formed on the outer periphery of each knurling part 2.3.
and a detection coil 5°6 are respectively arranged.

このような構成によれば、ナーリング部2,3により磁
気異方性が与えられ、伝達トルクにもとづく各ナーリン
グ部2.3での透磁率の変化が検出コイル5.6にて検
出される。このとき、ナーリング部2,3は互いに反対
方向に傾斜しているため、その一方のナーリング方向に
圧縮力が作用すると、他方のナリング方向には引張力が
作用する。このため、第11図に示すように、コイル5
゜6のうち一方の検出電圧7はトルクの増加にしたがっ
て増加し、反対に他方のコイルの検出電圧8は減少する
。ここで、一方のコイルの検出電圧7と他方のコイルの
検出電圧8との差をとって合成すると、第12図に示す
ように、トルクの変化のみを示すトルク検出電圧9が得
られる。
According to such a configuration, magnetic anisotropy is imparted by the knurling portions 2, 3, and changes in magnetic permeability in each knurling portion 2.3 based on the transmitted torque are detected by the detection coil 5.6. At this time, since the knurling parts 2 and 3 are inclined in opposite directions, when a compressive force is applied in one knurling direction, a tensile force is applied in the other knurling direction. Therefore, as shown in FIG.
The detection voltage 7 of one of the coils 6 increases as the torque increases, while the detection voltage 8 of the other coil decreases. Here, when the difference between the detected voltage 7 of one coil and the detected voltage 8 of the other coil is taken and combined, a torque detected voltage 9 indicating only a change in torque is obtained as shown in FIG. 12.

また、従来の他のトルク検出装置として、特開昭59−
166827号公報に示されるものがある。これは、第
10図におけるナーリング部に代えて、同様に互いに反
対方向に傾斜したアモルファス強磁性層を、接着、メツ
キ、その他により回転軸の表面に形成したものである。
In addition, as another conventional torque detection device,
There is one shown in Japanese Patent No. 166827. In this case, in place of the knurling portion in FIG. 10, amorphous ferromagnetic layers tilted in opposite directions are similarly formed on the surface of the rotating shaft by adhesion, plating, or other means.

このようなものによれば、強磁性を有しない軸について
もトルクの測定が可能になる。
According to such a device, torque can be measured even for a shaft that does not have ferromagnetism.

発明が解決しようとする問題点 ところが、このような従来のものでは、伝達トルクが負
荷されていない状態で雨検出コイル5゜6から出力され
る検出電圧7.8のバランスが、温度変化や経年変化な
どによって変化する傾向がある。これは、軸1における
軸心方向の磁性(透磁率、磁歪率)が変化したり、軸を
貫通する磁力線に帰因する鉄損が変化するほかに、励磁
コイル4、検出コイル5,6や軸1の磁性層などの材料
や製造上のバラツキによる。この結果、第11図におけ
る検出電圧7.8のゼロ点が変化し、両者の交点が縦軸
上から側方へずれるなどの現象が生じて、トルクの測定
値に誤差を及ぼす。
Problems to be Solved by the Invention However, in such conventional devices, the balance of the detection voltage 7.8 output from the rain detection coil 5゜6 when no transmission torque is applied is affected by temperature changes and aging. It tends to change due to changes. This is due to changes in the magnetism (magnetic permeability, magnetostriction) in the axial direction of the shaft 1, changes in iron loss due to lines of magnetic force penetrating the shaft, and changes in the excitation coil 4, detection coils 5 and 6, etc. This is due to variations in materials such as the magnetic layer of shaft 1 and in manufacturing. As a result, the zero point of the detection voltage 7.8 in FIG. 11 changes, and a phenomenon occurs in which the point of intersection between the two shifts from the vertical axis to the side, causing an error in the measured torque value.

そこで本発明はこのような問題点を解決し、上記バラン
ス、ゼロ点および感度の変化によってトルク測定値に誤
差が生じることを防止できるようにすることを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems and to prevent errors from occurring in torque measurement values due to changes in the balance, zero point, and sensitivity.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、 トルク伝達軸の回転軸心の方向と角度をなして、互いに
反対方向に傾斜して磁気異方性を付与された第1および
第2のトルク検出用磁気異方性部と、各トルク検出用磁
気異方性部における透磁率の変化を検出可能な第1およ
び第2の検出コイルとを備えたトルク検出部を有し、 前記トルク伝達軸とは別のトルク負荷のかからない補正
用の軸と、この補正用の軸の軸心の方向と角度をなして
互いに反対方向に傾斜するように前記補正用の軸の外周
面に形成された第1および第2の補正用磁気異方性部と
、各補正用磁気異方性部の周囲に設けられた第1および
第2の補正コイルとを備えた補正部を有し、 前記補正部は、前記トルク検出部とほぼ同一の磁気特性
を有するように構成されて、トルク検出部の近傍に設け
られるようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a structure in which the magnetic anisotropy is imparted by tilting in mutually opposite directions at an angle with the direction of the rotational axis of the torque transmission shaft. The torque detecting section includes first and second magnetic anisotropic sections for torque detection, and first and second detection coils capable of detecting changes in magnetic permeability in each magnetic anisotropic section for torque detection. and a correction shaft that is different from the torque transmission shaft and is not subjected to a torque load, and an outer periphery of the correction shaft that is inclined in opposite directions at an angle with the direction of the axis of the correction shaft. The correction unit includes first and second correction magnetic anisotropy parts formed on the surface and first and second correction coils provided around each correction magnetic anisotropy part. However, the correction section is configured to have substantially the same magnetic characteristics as the torque detection section, and is arranged near the torque detection section.

作用 このような構成によれば、補正用の軸は、トルク伝達軸
から分離して設けられているだめトルクが負荷されるこ
とがない。したがって、両補正コイルの出力を検出して
、この検出電圧を一定にするように励磁側交流電源を制
御することにより、温度変化や経年変化にもとづいてト
ルク検出時に発生する各@誤差が、トルク信号の影響を
殆んど受けることなしに補正される。
Effect: According to such a configuration, the correction shaft is not loaded with a useless torque that is provided separately from the torque transmission shaft. Therefore, by detecting the outputs of both correction coils and controlling the excitation side AC power supply so as to keep this detected voltage constant, each @ error that occurs during torque detection based on temperature changes and secular changes can be reduced to Correction is made with almost no influence from the signal.

実施例 第2図において、11はトルク伝達用の軸であり、たと
えばエンジンの出力を作業装置に伝達するために用いら
れる。軸11の外周面には、この軸11の回転軸心の方
向と20〜60度、好ましくは45度の角度をなして、
互いに反対方向に傾斜するように形成されたトルク検出
用磁気異方性部12.13が、互いに所定距離をおいて
設けられている。このトルク検出用磁気異方性部12.
13は、前述のように、たとえば軸11の外周面をナー
リング加工することによっても形成できるし、またアモ
ルファス強磁性層を軸11の表面に接者、メツキするな
どによっても形成できる。
Embodiment In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a torque transmission shaft, which is used, for example, to transmit the output of an engine to a working device. On the outer peripheral surface of the shaft 11, there is formed an angle of 20 to 60 degrees, preferably 45 degrees with the direction of the rotational axis of the shaft 11,
Torque detection magnetic anisotropic parts 12 and 13, which are formed to be inclined in opposite directions, are provided at a predetermined distance from each other. This torque detection magnetic anisotropy section 12.
13 can be formed, for example, by knurling the outer circumferential surface of the shaft 11, as described above, or by attaching or plating an amorphous ferromagnetic layer to the surface of the shaft 11.

軸11の近傍には、トルクの伝達を受けることのない補
正用の軸55が、この軸11とほぼ同じ温度等の周囲条
件を受ける位貨に設けられている。この補正用の軸55
の外周面には、軸11におけるトルク検出用磁気異方性
部12.13と同様に、この軸55の軸心の方向と20
〜60度、好ましくは45度の角度をなして互いに反対
方向に傾斜する補正用磁気異方性部14.15が形成さ
れている。
A correction shaft 55 that does not receive torque transmission is provided near the shaft 11 at a position that is subjected to approximately the same ambient conditions as the shaft 11, such as temperature. Axis 55 for this correction
Similar to the torque detection magnetic anisotropic portion 12.13 in the shaft 11, the outer circumferential surface of the
Correcting magnetic anisotropic portions 14,15 are formed which are inclined in opposite directions at an angle of ~60 degrees, preferably 45 degrees.

各磁気異方性部12.13.14.15の外周には、励
磁コイル16.17.18.19がそれぞれ配置されて
いる。また各励磁コイル16.17.18.19のさら
に外周には、トルク検出用磁気異方性部12.13に対
応した検出コイル20.21と、補正用磁気異方性部1
4゜15に対応した補正コイル22.23とが、それぞ
れ設けられている。24.54はコアで、強磁性体によ
り形成されて磁束の通路を構成するとともに、各コイル
16.・・・23を収容するためのケーシングとして利
用される。軸11のまわりのトルク検出部と、軸55の
まわりの補正部とは、磁気異方性部の特性を揃えるなど
してほぼ同一の磁気特性を有するように製作されている
Excitation coils 16.17.18.19 are arranged around the outer periphery of each magnetic anisotropic section 12.13.14.15, respectively. Further, on the outer periphery of each excitation coil 16, 17, 18, 19, there are a detection coil 20.21 corresponding to the magnetic anisotropy section 12.13 for torque detection, and a magnetic anisotropy section 1 for correction.
Correction coils 22 and 23 corresponding to 4°15 are provided, respectively. 24.54 is a core formed of a ferromagnetic material and constitutes a path for magnetic flux, and also serves as a core for each coil 16.54. ...23 is used as a casing for accommodating it. The torque detection section around the shaft 11 and the correction section around the shaft 55 are manufactured so as to have substantially the same magnetic characteristics by, for example, making the characteristics of the magnetic anisotropic portions the same.

第1図は、電子回路を含んだ本装置の全体の構成を示す
。図において、25は発振器で、この発振器25には、
パワー増幅器にて構成される交流式の第1および第2の
電源26.27が接続されている。
FIG. 1 shows the overall configuration of this device including an electronic circuit. In the figure, 25 is an oscillator, and this oscillator 25 has:
First and second AC power sources 26 and 27 each composed of a power amplifier are connected.

励磁コイル16.18は直列に接続されて第1の電源2
6に接続され、また励磁コイル17.19は、これも直
列に接続されて、第2の電源27に接続されている。検
出コイル20.21および補正コイル22.23はそれ
ぞれ整流器28.29.30.31と、抵抗およびコン
デンサにより構成されるフィルタ32.33.34゜3
5と、AD変換器38.39.36.37とを介して、
CP U 40に接続されている。
The excitation coils 16 and 18 are connected in series to the first power source 2.
6 and the excitation coil 17.19 is connected to the second power supply 27, also connected in series. The detection coil 20.21 and the correction coil 22.23 each include a rectifier 28.29.30.31 and a filter 32.33.34.3 composed of a resistor and a capacitor.
5 and AD converter 38, 39, 36, 37,
It is connected to CPU 40.

CP U 40には、両型源26.27の出力を遮断さ
せるための電源遮断用信号@41が、OA変換器42を
伴って接続されている。またC P U 40には、両
型源26.27を構成するパワー増幅器の増幅率を調部
してその出力を調整する電源制御用信号線43.44が
、それぞれ接続されている。45.46は、各信号線4
3.44に介装されたOA変換器である。47は基準値
設定装置で、デジタル設定あるいはCP口内部メモリに
よりソフトウェア的に設定される基準値EsをCP L
l 40へ入力する。またC P U 40にはタイミ
ング設定装置48が接続され、本回路のための動作タイ
ミングを設定する。49はトルク信号の出力端子である
。50.51.52はマニュアルスイッチで、本回路の
動作タイミングに関係なく各種誤差を任意時刻に補正す
るために用いられる。
A power cutoff signal @41 for cutting off the outputs of both type sources 26 and 27 is connected to the CPU 40 together with an OA converter 42 . Also connected to the CPU 40 are power supply control signal lines 43 and 44 that adjust the amplification factors of the power amplifiers constituting the dual-type power sources 26 and 27 to adjust their outputs. 45.46 is each signal line 4
This is an OA converter installed in 3.44. 47 is a reference value setting device, which sets the reference value Es set digitally or by software using the internal memory of the CP port.
l Enter into 40. A timing setting device 48 is also connected to the CPU 40 and sets the operation timing for this circuit. 49 is a torque signal output terminal. Manual switches 50, 51, and 52 are used to correct various errors at any time regardless of the operation timing of this circuit.

次に、上記構成にもとづく動作を説明する。電源26.
27を投入すると、検出コイル20.21および補正コ
イル22.23に出力電圧が現われ、各電圧は、ADW
l換器38.39.36.37の出力側すなわちCPU
40の入力側では、それぞれVt 、 V2 、 St
 。
Next, the operation based on the above configuration will be explained. Power supply 26.
27, output voltages appear in the detection coil 20.21 and correction coil 22.23, and each voltage is
Output side of converter 38, 39, 36, 37, that is, CPU
On the input side of 40, Vt, V2, St
.

δ2という値になる。また、これらの値はCPU40の
内部で後述するように演算処理され、それぞれVt ’
 、 V2 ’ 、 St ’ 、 82 ’ という
値に変換される。
The value becomes δ2. Further, these values are subjected to arithmetic processing as described later in the CPU 40, and each value is Vt'
, V2', St', 82'.

軸11にトルクが作用すると、第11図で説明した場合
と同様に、検出コイル20.21の出力電圧■1゜■2
は、第3図に示すものが得られる。これらの値V1.V
2は後述のようにCP U 40の内部で演算処理され
てV1’ 、V2 ’ という値に変換され、両者の差
V1’ −V2 ’に適当な定数kを乗じた値k(V1
’−V2’ )が、トルク信号として出力端子49から
出力される。第4図は、第3図の出力電圧V1.V2に
もとづくトルク信号Tの例を示す。
When torque acts on the shaft 11, the output voltage of the detection coils 20 and 21 is
The result shown in FIG. 3 is obtained. These values V1. V
2 is arithmetic processed inside the CPU 40 and converted into values V1' and V2' as described later, and the value k (V1
'-V2') is output from the output terminal 49 as a torque signal. FIG. 4 shows the output voltage V1. of FIG. An example of a torque signal T based on V2 is shown.

湿度変化や経年変化により発生する誤差は、次のように
して補正される。なお、両軸11.55は互いに近接し
て設けられており、これら両輪11.55のまわりの温
度条件は実質的に同一であるとみなされる。
Errors caused by changes in humidity or changes over time are corrected as follows. Note that both shafts 11.55 are located close to each other, and the temperature conditions around these two wheels 11.55 are considered to be substantially the same.

まずゼロ点補正が行われる。この場合には、電源遮断用
信号線41を介して、両型源26.27の出力が遮断さ
れる。すると、各励磁コイル16.17.18゜19の
励磁電圧がOになるため、これに対応する検出コイル2
0.21および補正コイル22.23の出力電圧もOと
なるべきである。したがって、このとき各AD変換器3
8.39.36.37の出力がO以外の値、たとえば■
1−ε1.V2−ε2.S1−δ1゜δ2−δ2になっ
ていると、これは何らかの誤差、゛例えば電子回路の温
度ドリフトその他の変化にもとづくものである。そこで
CP U 40により、V1’−Vt−δ1.V2’−
V2−δ2゜S1’ −81−61,82’ =82−
62となるようaSS処理する。これにより電源26.
27の遮断時はV1’ −V2 ’ =81 ’ −8
2’ =Oとなり、電源26.27回復後も、次の電源
遮断動作による補正動作まで、上記ε1.δ2.δ1.
δ2をホールドしてゼロ点補正の完了したデータV1′
First, zero point correction is performed. In this case, the outputs of both type sources 26 and 27 are cut off via the power cutoff signal line 41. Then, since the excitation voltage of each excitation coil 16, 17, 18, 19 becomes O, the corresponding detection coil 2
0.21 and the output voltage of the correction coil 22.23 should also be O. Therefore, at this time, each AD converter 3
8.39.36.37 output is a value other than O, for example ■
1-ε1. V2-ε2. If S1-δ1°δ2-δ2, this is due to some error, such as temperature drift of the electronic circuit or other changes. Therefore, the CPU 40 executes V1'-Vt-δ1. V2'-
V2-δ2゜S1'-81-61,82' =82-
Perform aSS processing so that the value becomes 62. This causes the power supply 26.
When 27 is shut off, V1'-V2' = 81' -8
2' = O, and even after the power supply 26.27 is restored, the above ε1. δ2. δ1.
Data V1' for which zero point correction has been completed by holding δ2
.

V2 ’ 、 St ’ 、 82 ’を使用する。Use V2', St', and 82'.

次に、雨検出部および両補正部のバランス補正が行われ
る。すなわち、トルク検出用磁気異方性部12.13の
磁気特性が温度変化等により変化した場合に、トルクが
ゼロのときでも検出電圧V1゜■2が第5図のようにな
り、これに対応したトルク信号Tも第6図に示すように
正規の状態から変動することになるため、これを補正す
る。
Next, balance correction is performed between the rain detection section and both correction sections. In other words, if the magnetic properties of the torque detection magnetic anisotropic portion 12.13 change due to temperature changes, the detection voltage V1゜■2 will become as shown in Fig. 5 even when the torque is zero, and the corresponding The torque signal T thus generated also varies from the normal state as shown in FIG. 6, so this is corrected.

このために、CP U 40の内部で補正電圧S1゜δ
2の補正データS1’ 、82 ’の差S1′−82’
を演算する。そして、電源制御用信号線43を介して、
第2の電源27へ制御信号が送られ、S1’ −82’
 =Oとなるように電源27が調整される。こうするこ
とにより、直列に接続された励磁コイル17.19の励
磁電圧が同時に調整され、出力S2と、これに伴って出
力■2とが補正され、Slと82とのバランス、すなわ
ち■1と■2とのバランスが補正される。この場合は、
軸55の磁気異方性部の磁気特性と温度等により同様の
変化を受けると見なさている。この結果、第5図および
第6図に示された特性線図が、第3図および第4図に示
される状態に補正される。
For this purpose, a correction voltage S1°δ is set inside the CPU 40.
2 correction data S1', 82' difference S1'-82'
Calculate. Then, via the power control signal line 43,
A control signal is sent to the second power supply 27, and S1'-82'
The power supply 27 is adjusted so that =O. By doing this, the excitation voltages of the excitation coils 17 and 19 connected in series are adjusted at the same time, the output S2 and the output ■2 are corrected accordingly, and the balance between Sl and 82, that is, between ■1 and ■The balance with 2 is corrected. in this case,
It is assumed that similar changes occur depending on the magnetic properties of the magnetic anisotropic portion of the shaft 55 and temperature. As a result, the characteristic diagrams shown in FIGS. 5 and 6 are corrected to the states shown in FIGS. 3 and 4.

次に、感度補正が行われる。すなわち、上述のバランス
補正が行われた段階では、第7図に示すように両信号V
1’ 、V2 ’ はトルク0を中心にして左右の対像
性はほぼ制御され保たれるが、温度によりレベルEmは
上下に変動する。温度変化が生ずると両信号V1’ 、
V2 ’ はEmが変化するとともにその傾きが変化し
て、第8図のことく、点線の特性が実線の特性に示す状
態になってしまう。この結果、k(Vt’−V2’)で
表わされるトルク出力信号線の傾斜(第4図参照)が変
化してしまい、測定感度が変化する。
Next, sensitivity correction is performed. That is, at the stage where the above-mentioned balance correction has been performed, both signals V
1' and V2', the left and right image characteristics are almost controlled and maintained around torque 0, but the level Em fluctuates up and down depending on the temperature. When a temperature change occurs, both signals V1',
The slope of V2' changes as Em changes, and as shown in FIG. 8, the dotted line characteristic becomes the solid line characteristic. As a result, the slope of the torque output signal line represented by k(Vt'-V2') (see FIG. 4) changes, and the measurement sensitivity changes.

そこで、両信号V1’ 、V2 ’の平均値Eりを所定
値に戻し、その傾きを所定のものとして、感度特性が一
定になるように、補正を行う。
Therefore, correction is performed so that the average value E of both signals V1' and V2' is returned to a predetermined value and its slope is set to a predetermined value so that the sensitivity characteristics become constant.

ここでは、平均値を代表する値として両信号の和V1’
+V2’(平均値E、の2倍の値)を用いる。この値が
、基準値設定Kr1147によりCPU40に入力され
る設定値Esと等しくなるよう、すなわち(V1’ +
V2 ’ )−Es =Oとなるよう制御する。具体的
には、電源制御用信@ffJ44により両層!I26.
27を同比率で調整し、その出力レベルを同時に増減す
ると、雨検出位置におけるバランスをくずすことなく、
V1’ +V2 ’がEsに等しくなるように制御され
る。このように両信号Vz ’ 、 V2 ’の出力レ
ベルが所定値に戻されると、第8図に示されるように実
線の特性が点線の特性に復帰し、それに応じて両者の傾
きも所定のものとなり、感度補正が完了する。
Here, the sum of both signals V1' is used as a value representing the average value.
+V2' (a value twice the average value E) is used. This value is set equal to the set value Es input to the CPU 40 by the reference value setting Kr1147, that is, (V1' +
V2')-Es=O. Specifically, both layers are connected by power supply control signal @ffJ44! I26.
27 at the same ratio and increase/decrease their output levels at the same time, without changing the balance at the rain detection position.
V1'+V2' is controlled to be equal to Es. When the output levels of both signals Vz' and V2' are returned to the predetermined values in this way, the characteristics shown by the solid line return to those shown by the dotted line, as shown in FIG. This completes the sensitivity correction.

基準となる設定値Esを設定変更すると、本装置の測定
感度を様々に変化させることができ、これによって多種
類の測定レンジを得ることができる。
By changing the reference set value Es, the measurement sensitivity of the present device can be varied in various ways, thereby making it possible to obtain a wide variety of measurement ranges.

上述のゼロ点補正、バランス補正および感度補正は、タ
イミング回路48により、一定のタイミングでこの順に
行われる。すなわち、たとえば第9図に示すように、1
サイクルを1分間として、その最初の50ミリ秒でゼロ
補正を行い、次の50ミリ秒でバランス補正を行い、残
り時間内において感度補正を常時すなわち多数回行い、
このようなサイクルを繰返し実行するものである。なお
、ゼロ点補正およびバランス補正動作中は補正直前のト
ルク検出出力信号をホールドして端子49から出力する
The above-described zero point correction, balance correction, and sensitivity correction are performed in this order at a constant timing by the timing circuit 48. That is, for example, as shown in FIG.
The cycle is set to 1 minute, zero correction is performed in the first 50 milliseconds, balance correction is performed in the next 50 milliseconds, and sensitivity correction is performed constantly, that is, many times, within the remaining time.
Such a cycle is repeatedly executed. Note that during the zero point correction and balance correction operations, the torque detection output signal immediately before correction is held and output from the terminal 49.

このような自動的なサイクル動作に加えて、手動により
随時補正を行うことができる。
In addition to such automatic cycle operations, manual corrections can be made at any time.

たとえば、ゼロ点補正のためのマニュアルスイッチ50
を操作すると、その信号がCP IJ 40に取り込ま
れ、このスイッチ50を操作している間中、上述のゼロ
点補正の動作を繰り返し実行する。スイッチ操作を終え
ると、補正債のデータによるトルク測定値k(V1’−
V2’ )を出力する。
For example, manual switch 50 for zero point correction
When the switch 50 is operated, the signal is taken into the CP IJ 40, and the above-described zero point correction operation is repeatedly executed while the switch 50 is operated. When the switch operation is completed, the torque measurement value k (V1'-
V2') is output.

バランス補正のためのマニュアルスイッチ51を押すと
、上述のバランス補正の動作が実行される。
When the manual switch 51 for balance correction is pressed, the above-described balance correction operation is executed.

このようなマニュアル操作は、通常は、第6図に示すよ
うな状態、すなわちトルク負荷が掛かつていないのに、
両側の検出状態のバランスがくずれてトルク指示値がO
にならない場合に行われることが多い。
Such manual operation is normally performed under the condition shown in Figure 6, that is, even though no torque load is applied.
The detection status on both sides is unbalanced and the torque indication value is O.
This is often done when the situation is not met.

感度補正のためのマニュアルスイッチ52によるマニュ
アル補正を行うときには、たとえば本装置の製作完了時
に、軸11にてこと分銅などで定格トルクをかけ、その
ときの指示値が定格値と一致するように、基準値設定@
@47を調整すればよい。
When performing manual correction using the manual switch 52 for sensitivity correction, for example, when the production of this device is completed, apply a rated torque to the shaft 11 using a weight, etc., so that the indicated value at that time matches the rated value. Reference value setting @
Just adjust @47.

以上のように、本装置によれば、トルク出力信号の温度
変化、経時変化、ゼロ点変化等の各種誤差のほぼ全てを
自動補正できる。特に、トルク負荷の有無にかかわらず
、温度変化による感度変化、ゼロ点変化を自動的に補正
できる。また、電子処理回路は、AD変換器36.37
.38.39およびDA変換器42.45.46のほか
は、はとんどCP LJ 40だけしか存在しないとい
う単純な構成とすることができる。これは、各種誤差の
自動補正をソフトウIアで行ったことにも帰因している
As described above, according to the present device, almost all of the various errors such as temperature change, aging change, and zero point change in the torque output signal can be automatically corrected. In particular, sensitivity changes and zero point changes due to temperature changes can be automatically corrected regardless of the presence or absence of torque load. In addition, the electronic processing circuit includes an AD converter 36.37
.. 38, 39 and the DA converters 42, 45, 46, the configuration can be simple in that only the CP LJ 40 is present. This is also due to the fact that various errors were automatically corrected using software.

発明の効果 以上述べたように本発明によると、トルクの作用する軸
に対応してトルク検出部を設けるとともに、トルクの作
用しない補正用の軸に補正部を設けたため、温度変化や
経年変化などにもとづいてトルク検出時に発生する各種
誤差を良好に補正でき、高精度のトルク検出が可能にな
る。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a torque detection section is provided corresponding to the axis on which torque acts, and a correction section is provided on the correction axis on which no torque acts, so that temperature changes, aging, etc. Based on this, it is possible to satisfactorily correct various errors that occur during torque detection, making it possible to perform highly accurate torque detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のトルク測定装置の一実施例の構成図、
第2図は第1図における軸まわりの構成図、第3図は誤
差が存在しない場合の検出電圧を示す特性図、第4図は
第3図に、もとづくトルク検出電圧を示す特性図、第5
図はバランスがくずれたときのトルク検出電圧を示す特
性図、第6図は第5図にもとづくトルク検出電圧を示す
特性図、第7図は所定の感度のもとでのトルク検出電圧
を示す特性図、第8図は感度が変動したときのトルク検
出電圧を示す特性図、第9図は第1図に示す回路の動作
タイミング図、第10図は従来のトルク測定装置の概略
図、第11図は第10図の装置における検出電圧を示す
特性図、第12図は第11図にもとづくトルク検出電圧
を示す特性図である。 11・・・軸、12.13・・・トルク検出用磁気異方
性部、14、15・・・補正用磁気異方性部、16.1
7.18.19・・・励磁コイル、20.21・・・検
出コイル、22.23・・・補正コイル、26.27・
・・交流電源、40・・・CPLI、47・・・基準U
Ii設定装置、50.51.52・・・マニュアルスイ
ッチ、55・・・補正用の軸。 代理人   森  本  義  弘 第1図 55−ネ創El/)細 第2図 te>   tu    i−t   Z/第3図  
     第5図 第4図        箇6図 第8図 第9図
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the torque measuring device of the present invention;
Figure 2 is a configuration diagram around the axis in Figure 1, Figure 3 is a characteristic diagram showing the detected voltage when there is no error, and Figure 4 is a characteristic diagram showing the torque detection voltage based on Figure 3. 5
The figure is a characteristic diagram showing the torque detection voltage when balance is lost, Figure 6 is a characteristic diagram showing the torque detection voltage based on Figure 5, and Figure 7 is a characteristic diagram showing the torque detection voltage under a predetermined sensitivity. Figure 8 is a characteristic diagram showing the torque detection voltage when the sensitivity fluctuates; Figure 9 is an operation timing diagram of the circuit shown in Figure 1; Figure 10 is a schematic diagram of a conventional torque measuring device; FIG. 11 is a characteristic diagram showing the detected voltage in the apparatus of FIG. 10, and FIG. 12 is a characteristic diagram showing the torque detection voltage based on FIG. 11... Axis, 12.13... Magnetic anisotropic part for torque detection, 14, 15... Magnetic anisotropic part for correction, 16.1
7.18.19... Excitation coil, 20.21... Detection coil, 22.23... Correction coil, 26.27.
...AC power supply, 40...CPLI, 47...Standard U
Ii setting device, 50.51.52...manual switch, 55...axis for correction. Agent Yoshihiro Morimoto Fig. 1 55 - Nezo El/) Fig. 2 te > tu i-t Z/ Fig. 3
Figure 5 Figure 4 Figure 6 Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、トルク伝達軸の回転軸心の方向と角度をなし、互い
に反対方向に傾斜して磁気異方性を付与された第1およ
び第2のトルク検出用磁気異方性部と、各トルク検出用
磁気異方性部における透磁率変化を検出可能な第1およ
び第2の検出コイルとを備えたトルク検出部を有し、 前記トルク伝達軸とは別のトルク負荷のかからない補正
用の軸と、この補正用の軸の軸芯の方向と角度をなして
互いに反対方向に傾斜するように前記補正用の軸の外周
面に形成された第1および第2の補正用磁気異方性部と
、各補正用磁気異方性部の周囲に設けられた第1および
第2の補正コイルとを備えた補正部を有し、 前記補正部は、前記トルク検出部とほぼ同一の磁気特性
を有するように構成されて、トルク検出部の近傍に設け
られていることを特徴とするトルク測定装置。 2、補正部は、温度およびその他の周囲環境条件がトル
ク検出部と実質的に同一となる場所に設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のトルク測
定装置。 3、各検出コイルおよび各補正コイルごとにそれぞれ励
磁コイルを設け、 第1の検出コイル用の励磁コイルと第1の補正コイル用
の励磁コイルとを直列に接続して第1の交流電源に接続
し、 第2の検出コイル用の励磁コイルと第2の補正コイル用
の励磁コイルとを直列に接続して第2の交流電源に接続
したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のト
ルク測定装置。 4、トルク測定時に、適当なタイミングで、第1および
第2の電源の出力を遮断する手段と、前記電源出力の遮
断時における第1および 第2の検出コイルと第1および第2の補正コイルの測定
値を求める手段と、 前記電源出力の遮断が解除されたときの両検出コイルお
よび両補正コイルの測定値から、各コイルにおける前記
電源遮断時の読みを差し引いて、測定データを較正する
手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第3項
に記載のトルク測定装置。 5、両補正コイルの測定データの較正値が等しくなるよ
うに、いずれか一方の電源を調整する手段を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第4項に記載のトルク測定
装置。 6、両検出コイルの測定データの較正値の和が一定の基
準値となるように両電源を調整する手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第4項または第5項に記載の
トルク測定装置。 7、上記基準値は、デジタル基準値設定装置にて設定可
能であることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載
のトルク測定装置。 8、一定タイミングごとに、 両検出コイルの測定データを較正する処理と、 両補正コイルの測定データの較正値が等しくなるように
、いずれか一方の電源を調整する処理と、 両検出コイルの測定データの較正値の和が一定の基準値
となるように、両電源を調整する処理と、 の処理のうちのいずれか一つを実行させるか、または二
つ以上をシリアルに実行させる手段を有することを特徴
とする特許請求の範囲第6項または第7項に記載のトル
ク測定装置。 9、上記処理のうち少なくともいずれか一つを、一定タ
イミングに関係なく、マニュアル操作で任意の時期に実
行させることができるマニュアルスイッチを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第8項に記載のトルク測定
装置。 10、両検出コイルの測定データの較正値の差に係数を
乗じた値を出力するトルク値出力端子を有することを特
徴とする特許請求の範囲第4項から第9項までのいずれ
かに記載のトルク測定装置。
[Scope of Claims] 1. First and second magnetic anisotropy for torque detection formed at an angle with the direction of the rotational axis of the torque transmission shaft and tilted in opposite directions to each other and provided with magnetic anisotropy. and first and second detection coils capable of detecting a change in magnetic permeability in each torque detection magnetic anisotropic section, a first and second correction shaft formed on the outer circumferential surface of the correction shaft so as to form an angle with the direction of the axis of the correction shaft and to be inclined in opposite directions; It has a correction section including a magnetic anisotropy section and first and second correction coils provided around each correction magnetic anisotropy section, and the correction section is located approximately at a distance from the torque detection section. A torque measuring device characterized in that the device is configured to have the same magnetic characteristics and is provided near a torque detecting section. 2. The torque measuring device according to claim 1, wherein the correction section is provided at a location where the temperature and other ambient environmental conditions are substantially the same as those of the torque detection section. 3. An excitation coil is provided for each detection coil and each correction coil, and the excitation coil for the first detection coil and the excitation coil for the first correction coil are connected in series and connected to the first AC power source. According to claim 1, the excitation coil for the second detection coil and the excitation coil for the second correction coil are connected in series and connected to the second AC power source. torque measuring device. 4. Means for cutting off the output of the first and second power supplies at appropriate timing during torque measurement, and first and second detection coils and first and second correction coils when the power supply output is cut off. and means for calibrating the measured data by subtracting the reading of each coil at the time of power cutoff from the measured values of both detection coils and both correction coils when the cutoff of the power output is released. The torque measuring device according to claim 3, characterized in that it has the following. 5. The torque measuring device according to claim 4, further comprising means for adjusting one of the power sources so that the calibration values of the measurement data of both correction coils are equal. 6. The torque according to claim 4 or 5, characterized by having means for adjusting both power supplies so that the sum of the calibration values of the measurement data of both detection coils becomes a constant reference value. measuring device. 7. The torque measuring device according to claim 6, wherein the reference value can be set by a digital reference value setting device. 8. Processing to calibrate the measurement data of both detection coils at fixed timing, processing to adjust the power supply of either one so that the calibration value of the measurement data of both correction coils is equal, and measurement of both detection coils. A process for adjusting both power supplies so that the sum of the calibration values of the data becomes a constant reference value; and a means for executing either one of the following processes or serially executing two or more of the following processes. The torque measuring device according to claim 6 or 7, characterized in that: 9. The device according to claim 8, further comprising a manual switch that allows at least one of the above processes to be executed at any time by manual operation, regardless of the fixed timing. Torque measuring device. 10. According to any one of claims 4 to 9, the sensor has a torque value output terminal that outputs a value obtained by multiplying the difference between the calibration values of the measurement data of both detection coils by a coefficient. torque measuring device.
JP62334863A 1987-12-28 1987-12-28 Torque measuring instrument Pending JPH01173844A (en)

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DE3887853T DE3887853T2 (en) 1987-12-28 1988-10-01 Torque measuring device.
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US07/439,344 US4972727A (en) 1987-12-28 1989-11-20 Torque measure device
US07/439,347 US4972728A (en) 1987-12-28 1989-11-20 Torque measuring device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0356835A (en) * 1989-07-24 1991-03-12 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Torque sensor and its manufacture
CN115855337A (en) * 2023-02-17 2023-03-28 深圳市铱程机电设备有限公司 Motor axial torque detection device and detection method thereof

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