JPH02136725A - Torque measuring instrument - Google Patents

Torque measuring instrument

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JPH02136725A
JPH02136725A JP29182888A JP29182888A JPH02136725A JP H02136725 A JPH02136725 A JP H02136725A JP 29182888 A JP29182888 A JP 29182888A JP 29182888 A JP29182888 A JP 29182888A JP H02136725 A JPH02136725 A JP H02136725A
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detection
voltage
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吉村 茂夫
Yasushiro Ishino
連信郎 石野
Shiro Takada
史朗 高田
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Abstract

PURPOSE:To surely maintain the linearity of a torque detecting voltage by providing a 1st and 2nd magnetic anisotropy parts wherein the magnetic anisotropy is imparted in the direction parallel with the center of a shaft for torque transmission and the direction of a main stress for compression based on the torque. CONSTITUTION:A magnetic permeability of the 2nd magnetic anisotropy part 13 is varied in accordance with a right torque 14 exerted to the shaft 11 for torque transmission, and the detected voltage V of a detecting coil 20 is decreased as the right torque 14 value is increased. In this anisotropic part 13, the magnetic anisotropy is imparted in the direction of the main stress 15 for compression and the saturation of a magnetizing circuit is late, thereby the linearity of the voltage V is less affected even by the large torque force. In the 1st magnetic anisotropy part 12, the magnetic anisotropy is imparted in the direction parallel with the center of the shaft 11 and the magnetic permeability is hardly varied with the torque force of the shaft 11, then the detected voltage V0 of the detecting coil 19 is almost constant without change for whichever torque forces exerted in right or left. So, linearity of the detected voltage for torque synthesized by the difference between both detected voltages V0-V is improved only for the right torque force, hence the accurate torque measurement can be performed.

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、農業機械、自動車、産
業機械その他のトルク伝達を行う軸を有するものに利用
可能なトルク測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a torque measuring device, and more particularly to a torque measuring device that can be used in agricultural machinery, automobiles, industrial machinery, and other devices having shafts for transmitting torque.

従来の技術 従来のこの種のトルク測定装置として、特許第1693
26号明細書などに開示されるものがある。これは、第
9図に示されるように、軟磁性および磁歪性を有する軸
1の外周に、この軸1の軸心の方向と士約45度の角度
をなして互いに反対方向に傾斜する磁気異方性部2,3
を多数の溝などによって構成し、各磁気異方性部の周囲
に励磁コイル4゜5および検出コイル6.7をそれぞれ
配置したものである。
Prior Art A conventional torque measuring device of this type is disclosed in Japanese Patent No. 1693.
Some of these are disclosed in Specification No. 26 and the like. As shown in FIG. 9, magnetic fields are formed on the outer periphery of a shaft 1 having soft magnetism and magnetostriction that are inclined in opposite directions at an angle of about 45 degrees with the axis of the shaft 1. Anisotropic part 2, 3
is formed by a large number of grooves, etc., and an excitation coil 4.5 and a detection coil 6.7 are arranged around each magnetic anisotropy section.

このような構成によれば、伝達トルクにもとづく各磁気
異方性部2,3での透磁率の変化が検出コイルにて検出
される。このとき、磁気異方性部2.3は互いに反対方
向に傾斜しているため、軸表面層における一方の磁気異
方性部の方向に引張主応力が作用すると、他方の磁気異
方性部の方向には圧縮主応力が作用する。このため、第
10図に示すように、検出コイル6.7のうち一方のコ
イルの検出電圧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は減少する。そこで面検出
電圧の差■□−v2をとって合成すると。
According to such a configuration, the change in magnetic permeability in each magnetic anisotropic portion 2, 3 based on the transmitted torque is detected by the detection coil. At this time, since the magnetic anisotropic portions 2.3 are inclined in opposite directions, when a principal tensile stress acts in the direction of one magnetic anisotropic portion in the axial surface layer, the other magnetic anisotropic portion Compressive principal stress acts in the direction of . Therefore, as shown in FIG. 10, the detection voltage of one of the detection coils 6.7 increases as the torque increases, while the detection voltage of the other coil decreases. Therefore, if we take the difference in surface detection voltages - v2 and synthesize it.

第11図に示すようにトルクの変化のみを示すトルク検
出電圧が得られる。
As shown in FIG. 11, a torque detection voltage indicating only a change in torque is obtained.

発明が解決しようとする課題 今、軸材が正磁歪を有する場合について述べると従来こ
の種のトルク測定装置では、検出コイルから発生する電
圧v0およびv2は第10図の点線のV1/、V2/の
如く右トルク、左トルクに対してもほぼ直線上に発生し
、トルク検出電圧V、−V2も第11図の点線V工I 
 V 、 lの如くほぼ直線上になるように発表された
ものが大部分であった。しかしながらこれらの特性を詳
細にみると、実際には第10図の実線のV工およびv2
の如く右トルクおよび左トルク何れにおいてもトルクの
増大とともに検出電圧もしだいに飽和し、しかもトルク
によって軸表面に生ずる表面剪断応力が軸材のもつ弾性
限界に比し、かなり低いレベルで飽和しはじめることが
ある。この結果トルク対検出電圧特性も第11図の実線
Vニー■2の如くかなり低いトルクから飽和現象がはじ
まり、直線性の良好なトルクセンサを製作するのに問題
があった。
Problems to be Solved by the Invention Let us now discuss the case where the shaft material has positive magnetostriction. In conventional torque measuring devices of this type, the voltages v0 and v2 generated from the detection coil are V1/, V2/ as indicated by the dotted lines in FIG. As shown in FIG.
Most of the results were published in such a way that they were almost on a straight line, such as V and l. However, if we look at these characteristics in detail, we find that in reality, the solid line V and v2 in Figure 10
As shown in the figure, the detection voltage gradually becomes saturated as the torque increases for both right-hand and left-hand torques, and moreover, the surface shear stress generated on the shaft surface by the torque begins to saturate at a level that is considerably lower than the elastic limit of the shaft material. Sometimes. As a result, the torque vs. detection voltage characteristic begins to become saturated at a fairly low torque as shown by the solid line V knee (2) in FIG. 11, posing a problem in manufacturing a torque sensor with good linearity.

また、通常、軸1を構成する材料の透磁率は周囲温度の
変化に伴って変化するが、従来のトルク測定装置ではこ
のような温度変化に対処するための手段が講じられてお
らず、周囲温度の変化が大きい場合には精度良くトルク
を検出することができないという問題点がある。
Additionally, the magnetic permeability of the material that makes up the shaft 1 usually changes with changes in ambient temperature, but conventional torque measuring devices do not take measures to deal with such temperature changes. There is a problem in that torque cannot be detected with high accuracy when temperature changes are large.

そこで本発明は上記2つの問題点を同時に解決し、簡単
な構成で、トルク検出電圧の直線性を確保するとともに
、温度補償機能をも兼備したトルク測定装置を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to simultaneously solve the above two problems and provide a torque measuring device that has a simple configuration, ensures linearity of torque detection voltage, and also has a temperature compensation function.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、トルクを伝達する軸
の外周の表面層において軸心の方向と平行な方向に磁気
異方性が付与された第1の磁気異方性部と、この第1の
磁気異方性部の近傍の表面層における軸の外周に形成さ
れ、前記トルクにもとづいて前記表面層に作用する圧縮
主応力の方向に磁気異方性を付与された第2の磁気異方
性部と、各磁気異方性部の周囲に配置されるとともに、
軸にトルクが作用したときの磁気異方性部の透磁率の変
化にもとづく検出電圧の変化から、この軸に作用するト
ルクを検出可能な検出コイルとを有する構成としたもの
である。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above objects, the present invention provides a first magnetic anisotropy in which magnetic anisotropy is imparted in a direction parallel to the direction of the axis in a surface layer on the outer periphery of a shaft that transmits torque. A magnetic anisotropy is formed on the outer periphery of the axis in the anisotropic part and the surface layer in the vicinity of the first magnetic anisotropic part, and imparts magnetic anisotropy in the direction of the compressive principal stress acting on the surface layer based on the torque. and a second magnetic anisotropic portion arranged around each magnetic anisotropic portion,
The structure includes a detection coil that can detect the torque acting on the shaft from a change in detection voltage based on a change in magnetic permeability of the magnetic anisotropic portion when torque is applied to the shaft.

また本発明によれば、各検出コイルを励磁するための励
磁コイルと、第1の磁気異方性部に対応した検出コイル
の検出電圧が一定値となるように前記励磁コイルの励磁
電流を制御する手段とを有する構成とすることができる
Further, according to the present invention, the excitation current of the excitation coil is controlled so that the detection voltage of the excitation coil for exciting each detection coil and the detection coil corresponding to the first magnetic anisotropy portion becomes a constant value. The configuration may include means for:

さらに本発明によれば、第2の磁気異方性部に対応した
第2の検出コイルの検出電圧と第1の磁気異方性部に対
応した第1の検出コイルの検出電圧との差を演算する手
段と、求められた差値を第1の検出コイルの検出電圧値
で除算する手段とを有する構成とすることができる。
Further, according to the present invention, the difference between the detection voltage of the second detection coil corresponding to the second magnetic anisotropy section and the detection voltage of the first detection coil corresponding to the first magnetic anisotropy section is determined. It can be configured to include means for calculating and means for dividing the obtained difference value by the detected voltage value of the first detection coil.

作用 第1の磁気異方性部は軸心の方向と平行な方向に磁気異
方性が付与されているため、軸にトルクが作用しても、
それによる透磁率の変化は非常に小さく、殆んど変らな
いといってもよい。
EffectThe first magnetically anisotropic part has magnetic anisotropy in the direction parallel to the direction of the axis, so even if torque is applied to the axis,
The change in magnetic permeability caused by this is very small and can be said to be almost unchanged.

第2の磁気異方性部については従来この異方性部に加え
られる応力の方向とこれから検出される検出電圧との関
係については詳述されたものがなく、本発明ではこの点
に着眼した結果法のことがわかった。即ち軸材にトルク
を加えた場合に発生する引張主応力と・同方向に磁気異
方性の方向(例えば溝の方向であれアモルファス薄帯の
長方形の方向であれ)が加工されている場合には検出電
圧はトルクの比較的低い値から飽和現象を発生しはじめ
る。この飽和の程度は軸材料のちがい、異方性の大きさ
の違い、例えば溝の形状や深さなどで異なるが飽和がト
ルクの比較的小さいレベルから始まる。これは引張主応
力が作用する場合には磁歪材料内に発生する磁化回転が
容易に飽和することに起因すると考えられる。逆に磁気
異方性の方向を圧縮主応力の作用する方向に加工してお
くと。
Regarding the second magnetic anisotropic part, there has been no detailed description of the relationship between the direction of stress applied to this anisotropic part and the detected voltage detected from this, and the present invention focuses on this point. I learned about the result method. In other words, when the principal tensile stress that occurs when torque is applied to the shaft material is processed in the same direction as the magnetic anisotropy direction (for example, the direction of the groove or the direction of the rectangle of the amorphous ribbon). The detected voltage starts to become saturated from a relatively low value of torque. The degree of saturation varies depending on the shaft material, the degree of anisotropy, the shape and depth of the groove, etc., but saturation begins at a relatively low torque level. This is thought to be due to the fact that the magnetization rotation generated within the magnetostrictive material is easily saturated when the tensile principal stress is applied. Conversely, if the direction of magnetic anisotropy is processed in the direction in which compressive principal stress acts.

トルク付加による検出電圧の飽和現象は前記に比較して
非常に遅く、かなりの大トルクが加わっても検出電圧の
直線性は損われない。これは圧縮応力によっては磁化回
転の飽和が遅いからと考えられる。
The saturation phenomenon of the detected voltage due to the addition of torque is much slower than that described above, and the linearity of the detected voltage is not impaired even if a considerably large torque is applied. This is thought to be because the saturation of magnetization rotation is slow depending on the compressive stress.

これらの点に着眼して本発明では第2の磁気異方性部は
1通常の実使用時に加わるトルクに対して、軸の表面層
に圧縮主応力が作用する方向に磁気異方性が付与されて
いるため、大きなトルクが作用しても磁化回転が飽和す
ることが殆んどなく、したがって、各磁気異方性部に対
応して設けられた検出コイルの検出電圧(Vo−V)は
第3図の如くとなり、通常の実使用時に加わるトルク(
第3図では右トルク)に対しては非常に改善された直線
性が得られる。
Focusing on these points, in the present invention, the second magnetically anisotropic portion 1 has magnetic anisotropy in the direction in which compressive principal stress acts on the surface layer of the shaft in response to the torque applied during normal actual use. Therefore, even if a large torque is applied, the magnetization rotation is almost never saturated. Therefore, the detection voltage (Vo-V) of the detection coil provided corresponding to each magnetic anisotropic part is As shown in Figure 3, the torque applied during normal actual use (
For right-hand torque (in FIG. 3), a significantly improved linearity is obtained.

なお、軸の回転方向が逆転するような場合であって、ト
ルクの向きが反転する際には、第2の磁気異方性部の方
向は引張り主応力の方向と同方向になってしまう。しか
し1通常、農業機械、自動車、産業機械など多くの場合
のトルク伝達軸は一方向の精度の向上が求められるのが
一般的であるため、この特定の一方向のみ直線性が確保
されれば、実用上の多くは何ら支障を及ぼさない。
Incidentally, in a case where the direction of rotation of the shaft is reversed and the direction of the torque is reversed, the direction of the second magnetic anisotropic portion becomes the same direction as the direction of the principal tensile stress. However, 1. Normally, torque transmission shafts in many cases such as agricultural machinery, automobiles, and industrial machinery are required to improve accuracy in one direction, so if linearity is ensured only in this one direction, then In most practical applications, this does not pose any problem.

前述のように第1の磁気異方性部は軸に作用するトルク
の影響を殆んど受けないため、この第1の磁気異方性部
に対応した第1の検出コイルの検出電圧は、主として周
囲温度の変化にのみもとづいて変化する。したがって、
この第1の検出コイルの検出電圧を、温度補償のために
利用することができる。
As mentioned above, since the first magnetic anisotropic part is hardly affected by the torque acting on the shaft, the detection voltage of the first detection coil corresponding to this first magnetic anisotropic part is: It changes primarily based solely on changes in ambient temperature. therefore,
The detection voltage of this first detection coil can be used for temperature compensation.

本発明によれば、第1の検出コイルの検出電圧が一定値
となるように励磁コイルの励磁電流を制御する手段を有
する構成とすることにより、トルク検出電圧、即ち第1
のコイルの検出電圧vOと第2のコイルの検出電圧Vと
の差(Vo−V)の温度変化を常時(トルクが加わって
いるときでも)自動補償することが出来る。あるいは、
雨検出コイルの検出電圧の差を演算する手段と、求めら
れた差値を第1の検出コイルの検出電圧値で除算する手
段とを有する構成とすることによっても、温度補償を行
える。
According to the present invention, the torque detection voltage, that is, the first
Temperature changes in the difference (Vo-V) between the detected voltage vO of the second coil and the detected voltage V of the second coil can be automatically compensated for at all times (even when torque is applied). or,
Temperature compensation can also be performed by having a configuration that includes means for calculating the difference in the detection voltages of the rain detection coils, and means for dividing the obtained difference value by the detection voltage value of the first detection coil.

実施例 第1図は1本発明の第1実施例のトルク測定装置を示す
ものである。ここで11はトルク伝達用の軸で、その表
面層の外周には一対の第1および第2の磁気異方性部1
2.13が形成されている。第1の磁気異方性部12は
軸11の軸心の方向と平行な方向の多数の機械加工溝な
どによって構成されている。但しこの第1の磁気異方性
部は第2の磁気異方性部もともに、機械加工による他に
、転造、レーザ加工、浸炭処理あるいはアモルファス薄
帯接着その他各種の方法で形成することが可能である。
Embodiment FIG. 1 shows a torque measuring device according to a first embodiment of the present invention. Here, 11 is a shaft for torque transmission, and a pair of first and second magnetic anisotropic parts 1 are formed on the outer periphery of the surface layer.
2.13 is formed. The first magnetic anisotropic portion 12 is constituted by a large number of machined grooves parallel to the direction of the axis of the shaft 11. However, this first magnetically anisotropic part and the second magnetically anisotropic part can be formed not only by machining but also by rolling, laser processing, carburizing, amorphous ribbon bonding, and other various methods. It is possible.

第2の磁気異方性部13は、第1の磁気異方性部12か
ら軸心方向にわずかな距離をおいた位置での軸11の外
周の表面層に形成され、その異方性の方向は、軸11に
通常の使用時に加わるトルクが作用したときに圧縮主応
力を生ずる方向に形成されている。例えば通常使用時の
トルクが第1図に示される如く右トルクの場合には軸1
1に形成される異方性の方向は15の方向に形成される
。この圧縮主応力15は、軸11の軸心と45度の角度
をなして、この軸11の表面層に作用する。圧縮主応力
15と直角な方向には、引張主応力16が作用する。各
磁気異方性部12.13の周囲には励磁コイル17.1
8および検出コイル19.20がそれぞれ設けられてい
る。
The second magnetic anisotropic portion 13 is formed on the surface layer of the outer periphery of the shaft 11 at a position a short distance away from the first magnetic anisotropic portion 12 in the axial direction. The direction is such that compressive principal stress is generated when torque applied to the shaft 11 during normal use is applied. For example, if the torque during normal use is right-hand torque as shown in Figure 1, shaft 1
The anisotropic direction formed in 1 is formed in the 15 direction. This compressive principal stress 15 acts on the surface layer of the shaft 11 at an angle of 45 degrees with the axis of the shaft 11. A tensile principal stress 16 acts in a direction perpendicular to the compressive principal stress 15. Excitation coils 17.1 are arranged around each magnetic anisotropic portion 12.13.
8 and detection coils 19,20 are provided, respectively.

このような構成のトルク測定装置は、右トルク14の測
定に適したものである。すなわち、軸11に右トルク1
4が作用するとこれにともなって磁気異方性部I3の透
磁率が変化し、検出コイル20の検出電圧Vは、第2図
のグラフに示されるように、右トルク値が増大するにつ
れて減少する。このとき、磁気異方性部13は、圧縮主
応力15の方向に磁気異方性が付与されているため、大
きなトルクが作用しても磁化回転の飽和が遅く、したが
って、大きなトルクが作用しても、検出電圧Vの直線性
が損われることが少ない。
The torque measuring device having such a configuration is suitable for measuring the right torque 14. In other words, a right torque of 1 is applied to the shaft 11.
4 acts, the magnetic permeability of the magnetic anisotropic portion I3 changes accordingly, and the detection voltage V of the detection coil 20 decreases as the right torque value increases, as shown in the graph of FIG. . At this time, since magnetic anisotropy is imparted to the magnetically anisotropic portion 13 in the direction of the compressive principal stress 15, the saturation of magnetization rotation is slow even when a large torque is applied, and therefore, a large torque does not act. However, the linearity of the detected voltage V is less likely to be impaired.

磁気異方性部12は、軸11の軸心の方向と平行な方向
に磁気異方性が付与されているため、この軸11にトル
クが作用しても、それによって透磁率が変化することは
殆んどない、したがって、第1図に示すような右トルク
14が作用する場合であっても、あるいは左トルクが作
用する場合であっても、第2図に示すように検出コイル
19の検出電圧V。
The magnetic anisotropy portion 12 has magnetic anisotropy in a direction parallel to the axis of the shaft 11, so even if torque is applied to the shaft 11, the magnetic permeability will not change accordingly. Therefore, even when the right torque 14 as shown in FIG. 1 acts, or even when the left torque acts, the detection coil 19 as shown in FIG. Detection voltage V.

はほぼ一定値をとって変化しない。remains almost constant and does not change.

したがって、両検出電圧の差Vo−Vをとって合成する
ことにより求められるトルク検出電圧は、第3図に示す
ように、右トルクが作用する限りにおいては直線性が向
上する。これにより、精度の良いトルク測定が可能にな
る。
Therefore, as shown in FIG. 3, the linearity of the torque detection voltage obtained by taking and synthesizing the difference Vo-V between the two detection voltages is improved as long as the right torque acts. This enables highly accurate torque measurement.

第1図のトルク測定装置に左トルクが作用する場合には
、図示の矢印とは逆に磁気異方性部13における磁気異
方性が付与された方向に引張主応力が作用する。したが
って、この場合には、先に説明した従来技術の場合と同
様に、検出電圧Vおよびトルク検出電圧V o −Vに
は小さいトルクレベルから飽和現象があられれる。しか
し、前述のように一般的なトルク伝達軸は主として一方
向に重点を置いて回転するのが通例であるため、この第
1図のトルク測定装置は、右トルク14の測定に重点を
置いて利用すれば、実用上の問題は生じない。
When a left torque acts on the torque measuring device shown in FIG. 1, a tensile principal stress acts in the direction in which magnetic anisotropy is imparted in the magnetically anisotropic portion 13, contrary to the illustrated arrow. Therefore, in this case, the detection voltage V and the torque detection voltage V o -V undergo a saturation phenomenon from a small torque level, as in the case of the prior art described above. However, as mentioned above, since it is customary for a general torque transmission shaft to mainly rotate with emphasis on one direction, the torque measuring device shown in FIG. 1 focuses on measuring the right torque 14. If used, there will be no practical problems.

第4図は1本発明の第2実施例のトルク測定装置を示す
ものである。この実施例では、第2の磁気異方性部13
を、軸11に左トルク21が作用したときに生じる圧縮
主応力15の方向に形成している。
FIG. 4 shows a torque measuring device according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the second magnetic anisotropic portion 13
is formed in the direction of the compressive principal stress 15 that is generated when the left torque 21 is applied to the shaft 11.

このような構成によれば、第1図の実施例で説明した場
合の逆作用が働き第5図および第6図より明らかなよう
に、左トルク21が作用したときの直線性にすぐれたも
のを得ることができる。
According to such a configuration, the opposite effect as explained in the embodiment of FIG. 1 works, and as is clear from FIGS. 5 and 6, excellent linearity is achieved when the left torque 21 is applied. can be obtained.

第1図および第4図に示すトルク測定装置において、第
1の磁気異方性部12は軸11に作用するトルクによっ
ては透磁率が変化することが殆んどないため、検出コイ
ル19の検出電圧vOの変化は、主として周囲温度の変
化に帰因する。したがって、この検出電圧Voを温度補
償のために利用することができる。
In the torque measuring device shown in FIGS. 1 and 4, since the magnetic permeability of the first magnetic anisotropic portion 12 hardly changes depending on the torque acting on the shaft 11, the detection coil 19 hardly detects the magnetic permeability. Changes in voltage vO are primarily due to changes in ambient temperature. Therefore, this detected voltage Vo can be used for temperature compensation.

第7図は、このような温度補償のための装置の一例を示
すものである。すなわち、両検出コイル19.20は比
較器22の入力側に接続され、比較器22の出力側に両
検出電圧の差V o −Vが現われるようにされている
。検出コイル19は比較増巾器24にも接続され、この
比較増巾器24には、さらに基準電源25が接続されて
いる。比較増巾器24では、基準電源25の設定電圧E
と検出コイル19の出力電圧が比較され、その差が増巾
されて励磁コイル17゜18に励磁電流として出力され
、検出コイル19の出力電圧vOが自動的に基準電gf
fi圧Eに維持されるよう制御される。
FIG. 7 shows an example of a device for such temperature compensation. That is, both detection coils 19 and 20 are connected to the input side of the comparator 22, so that the difference V o -V between the two detection voltages appears on the output side of the comparator 22. The detection coil 19 is also connected to a comparison amplifier 24, which is further connected to a reference power source 25. In the comparison amplifier 24, the set voltage E of the reference power supply 25
and the output voltage of the detection coil 19 are compared, and the difference is amplified and output as an excitation current to the excitation coil 17, 18, and the output voltage vO of the detection coil 19 is automatically set to the reference voltage gf.
It is controlled to maintain the fi pressure E.

このような構成において、温度条件が変化すると検出コ
イル19の検出電圧■0がそれにつれて変化する。する
と、比較増巾器24においてこの検出電圧vOと基準電
源電圧Eとの差電圧が比較増巾器24で増巾され、その
出力電流が励磁コイル17の励磁電流を調節し、これに
より検出電圧vOの変化分を補償して、温度変化にかか
わらず検出電圧Voが一定値となるように制御するもの
である。
In such a configuration, when the temperature condition changes, the detection voltage 0 of the detection coil 19 changes accordingly. Then, the difference voltage between the detected voltage vO and the reference power supply voltage E is amplified by the comparison amplifier 24, and the output current adjusts the excitation current of the excitation coil 17, thereby increasing the detection voltage. This is to compensate for the change in vO and control the detected voltage Vo to a constant value regardless of temperature changes.

この結果、励磁コイル18の励磁電流も同時に調節され
ることになるため、検出コイル20の検出電圧Vも同様
に温度補償される。したがって、比較器22には温度補
償済の検出電圧Vo、Vの値が入力され、これにもとづ
く差V o −Vがその出力側に現われる。
As a result, since the excitation current of the excitation coil 18 is also adjusted at the same time, the detection voltage V of the detection coil 20 is also temperature compensated. Therefore, the values of the temperature-compensated detection voltages Vo and V are inputted to the comparator 22, and a difference V o -V based on these values appears on its output side.

第8図は、温度補償のための装置の他の例を示すもので
ある0本例では、両検出コイル19.20からの検出電
圧Vo、Vの差V o −Vを算出する比較器22の出
力側は1割算器27に接続されている。
Fig. 8 shows another example of a device for temperature compensation. The output side of is connected to the 1 divider 27.

割算器27は、検出電圧・Voもが入力されるようにな
っており、前記差Vo−Vの値をこの検出電圧vOの値
で除した値(V o −V) / V oを出力可能と
されている。なお、28は交流電源で、両励磁コイル1
7.18が接続されている。
The divider 27 is configured to receive the detected voltage Vo as well, and outputs the value (V o -V)/V o obtained by dividing the value of the difference Vo - V by the value of the detected voltage vO. It is considered possible. In addition, 28 is an AC power supply, and both excitation coils 1
7.18 is connected.

このような構成によれば、先に説明した第7図の装置の
ように検出電圧Vo、V自体を温度補償するものではな
く、これら検出電圧Vo、Vは温度変化に応じて変動す
るが、割算器27にて差vO−Vの値を検出電圧Voの
値で除することにより、温度変化分が相殺されて補償さ
れることになる。
According to such a configuration, unlike the device shown in FIG. 7 described above, the detection voltages Vo and V themselves are not temperature-compensated, and these detection voltages Vo and V vary according to temperature changes. By dividing the value of the difference vO-V by the value of the detection voltage Vo in the divider 27, the temperature change is canceled out and compensated.

発明の効果 以上述べたように本発明によると、大きなトルクが作用
しても軸材料の磁気異方性部の磁化回転の飽和の遅い領
域のみを積極的に活用することに着眼したため、簡単な
構造で検出コイルの検出電圧の直線性が向上され、かつ
これにともなってトルク検出値の直線性を良好なものと
することができる。また、第1の検出コイルの検出電圧
は軸に作用するトルクの影響を受けないため、これを用
いて温度補償を行うことができる。
Effects of the Invention As described above, the present invention focuses on actively utilizing only the region where the magnetization rotation of the magnetically anisotropic portion of the shaft material is slow to saturate even when a large torque is applied. With this structure, the linearity of the detection voltage of the detection coil is improved, and along with this, the linearity of the torque detection value can be improved. Furthermore, since the detection voltage of the first detection coil is not affected by the torque acting on the shaft, it can be used to perform temperature compensation.

また具体的には、本発明によれば、第1の検出コイルの
検出電圧が一定値となるように励磁コイルの励磁電流を
制御する手段を有する構成とすることにより、あるいは
雨検出コイルの検出電圧の差を演算する手段と、求めら
れた差値を第1の検出コイルの検出電圧値で除算する手
段とを有する構成とすることにより、測定データを温度
補償することができる。
Specifically, according to the present invention, by having a configuration having means for controlling the excitation current of the excitation coil so that the detection voltage of the first detection coil becomes a constant value, or by The measurement data can be temperature-compensated by having a configuration including means for calculating a voltage difference and means for dividing the obtained difference value by the detected voltage value of the first detection coil.

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

第1図は本発明の第1実施例におけるトルク測定装置の
概略図、第2図は第1図の装置における検出コイルの検
出電圧を示す図、第3図は第1図の装置におけるトルク
検出電圧を示す図、第4図は本発明の第2実施例におけ
るトルク測定装置の概略図、第5図は第4図の装置にお
ける検出コイルの検出電圧を示す図、第6図は第4図の
装置におけるトルク検出電圧を示す図、第7図および第
8図は温度補償のための回路をそれぞれ示す図、第9図
は従来のトルク測定装置の概略図、第10図は第9図の
装置における検出コイルの検出電圧を示す図、第11図
は第9図の装置におけるトルク検出電圧を示す図である
。 11・・・軸、12・・・第1の磁気異方性部、13・
・・第2の磁気異方性部、15゛・・・圧縮主応力、 
19.20・・・検出コイル、V、Vo・・・検出電圧
。 代理人   森  本  義  弘 第1図 第2図 第3図 第4図 第 図 第を図 第 図 第11図
FIG. 1 is a schematic diagram of a torque measuring device in the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the detection voltage of the detection coil in the device in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing torque detection in the device in FIG. 1. 4 is a schematic diagram of the torque measuring device in the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the detected voltage of the detection coil in the device of FIG. 4, and FIG. 7 and 8 are diagrams showing the circuit for temperature compensation, respectively, FIG. 9 is a schematic diagram of a conventional torque measuring device, and FIG. 10 is a diagram showing the torque detection voltage in the device shown in FIG. FIG. 11 is a diagram showing the detection voltage of the detection coil in the device, and FIG. 11 is a diagram showing the torque detection voltage in the device of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Axis, 12... First magnetic anisotropy part, 13.
...Second magnetic anisotropy part, 15゛...Compressive principal stress,
19.20...Detection coil, V, Vo...Detection voltage. Agent Yoshihiro MorimotoFigure 1Figure 2Figure 3Figure 4Figure 4Figure 1Figure 11

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims]  1.トルクを伝達する軸の外周の表面層において軸心
の方向と平行な方向に磁気異方性が付与された第1の磁
気異方性部と、  この第1の磁気異方性部の近傍の表面層における軸の
外周に形成され、前記トルクにもとづいて前記表面層に
作用する圧縮主応力の方向に磁気異方性を付与された第
2の磁気異方性部と、  各磁気異方性部の周囲に配置されるとともに、軸にト
ルクが作用したときの磁気異方性部の透磁率の変化にも
とづく検出電圧の変化から、この軸に作用するトルクを
検出可能な検出コイルと、 を有することを特徴とするトルク測定装置。
1. a first magnetic anisotropy portion in which magnetic anisotropy is imparted in a direction parallel to the direction of the axis in a surface layer on the outer periphery of the shaft that transmits torque; a second magnetic anisotropy portion formed on the outer periphery of the axis in the surface layer and imparted with magnetic anisotropy in the direction of the compressive principal stress acting on the surface layer based on the torque; and each magnetic anisotropy portion. a detection coil that is disposed around the shaft and is capable of detecting the torque acting on the shaft from a change in detection voltage based on a change in permeability of the magnetically anisotropic portion when torque is applied to the shaft; A torque measuring device comprising:
 2.各検出コイルを励磁するための励磁コイルと、  第1の磁気異方性部に対応した検出コイルの検出電圧
が一定値となるように前記励磁コイルの励磁電流を制御
する手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載の トルク測定装置。
2. An excitation coil for exciting each detection coil; and means for controlling an excitation current of the excitation coil so that the detection voltage of the detection coil corresponding to the first magnetic anisotropy portion becomes a constant value. The torque measuring device according to claim 1, characterized in that:
 3.第2の磁気異方性部に対応した第2の検出コイル
の検出電圧と第1の磁気異方性部に対応した第1の検出
コイルの検出電圧との差を演算する手段と、  求められた差値を第1の検出コイルの検出電圧値で除
算する手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載の トルク測定装置。
3. means for calculating the difference between the detection voltage of the second detection coil corresponding to the second magnetic anisotropy section and the detection voltage of the first detection coil corresponding to the first magnetic anisotropy section; 2. The torque measuring device according to claim 1, further comprising means for dividing the difference value by the detected voltage value of the first detection coil.
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