JPH02136726A

JPH02136726A - トルク測定装置

Info

Publication number: JPH02136726A
Application number: JP29182988A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yoshimura; 吉村　茂夫; Yasushiro Ishino; 連信郎石野; Shiro Takada; 史朗高田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1990-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ａ械、自動車、産
業機械などの軸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。

従来の技術従来、軸表面に軸心と±４５度の方向に磁気異方性を付
与し、トルク伝達時にこれら磁気異方性部の透磁率が変
化することを利用して、伝達トルクの大きさを求めるよ
うにしたものが提案されている。ところで従来、軸材料
の透磁率が温度によって変化することが知られており、
その対策として、たとえば実開昭６３−１０１８３８号
公報に開示されるものや特開昭６１−２４５０３３号公
報に開示されるものなどがある。

第４図は、実開昭６３−１０１８３８号公報のトルク測
定装置を示すものである。ここで１はトルク伝達軸で、
その外周には軸心の方向と一定角度をなす磁気異方性部
２が形成されている。磁気異方性部２の周囲には、トル
ク測定時における透磁率の変化を検出するための検出コ
イル３が設けられている。ＦｉＢ気異方性部２の近傍に
おける軸１の周囲には、補償コイル４が設けられている
。

このような第４図の構成によれば、温度変化に伴う補償
コイル４の検出値の変化を利用して、この温度変化に伴
う検出コイル３の検出値の変化を補償可能であるとして
いる。

第６図は、特開昭６１−２４５０３３号公報のトルク測
定装置を示すものである。ここでは、トルク伝達軸１の
外周に軸心と±４５度方向の一対の磁気異方性部２ａ、
２ｂが設けられるとともに、これら磁気異方性部２ａ、
２ｂに対応して一対の検出コイル３ａ、３ｂが設けられ
ている。さらにトルク伝達軸１には、軸心の方向の温度
補償用磁気異方性部５が設けられるとともに、この磁気
異方性部５に対応して補償コイル４が設けられている。

この第６図のものにおいても、補償コイル４の検出値を
利用して、検出コイル３ａ、３ｂの検出値が温度補償さ
れるとしている。

発明が解決しようとする課題しかし実際には、第４図の装置における補償コイル４の
対トルク特性は第５図のようになり、定温度下であって
も、トルク値が変化したときは補償コイル４の検出電圧
Ｖ、が変化し、一定とならない、これは、トルクが作用
したときの軸１の透磁率がトルクによる作用応力によっ
て変化するためである。この結果、トルクが加わってい
ないときは正確な補償が可能であるが、トルクが加わっ
ている間に温度が変化する状態では、連続的な自動補償
を正確に行うことが困難である。

また、第６図の装置においても、補償コイル４の対トル
ク特性は第７図のように一定とならず、第４図の装置の
場合と同様の問題点を有する。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、トルクの変
化にかかわらず補償コイルの検出電圧が一定になるよう
にして、常に正確に温度補償できるようにすることを目
的とする。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために本発明は、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の磁気異方性部
と、各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、かつ、前記トルク伝達軸とは別のトルク負荷のか
からない補償用の軸と、この軸の周囲に設けられた補正
コイルとを備えて、前記トルク測定部と実質的に同一の
温度条件の場所に設けられている補償部を有した構成と
したものである。

作用このような構成によれば、補償用の軸は、トルク伝達軸
から分離した別体にて構成されているため、トルクが負
荷されることがない、したがって、一定温度下において
は、トルク伝達軸におけるトルクの変化にかかわらず補
償コイルの検出電圧は一定となる。これにより、補償コ
イルの検出電圧は温度変化があったときにだけそれに応
じて変化することになるため、常に正確な温度補償が行
われる。

実施例第１図において、１１はトルク伝達用の軸であり、その
外周面には、この軸１１の軸心の方向と±２０〜７０度
、たとえば±４５度の角度をなして、互いに反対方向に
ＩＩＪ￥斜する一対の磁気異方性部１２．１３が、互い
に所定距離をおいて形成されている。各磁気異方性部１
２．１３の外周には、検出用励磁回路を構成する検出用
励磁コイル１４．１５がそれぞれ設けられるとともに、
検出コイル１６．１７がそれぞれ設けられている。Ｖｌ
　、ｖ２は各検出コイル１θ、１７の検出電圧である、
以上により、トルク検出部１８が構成される。

トルク伝達用の軸１１の近傍には、トルクが作用される
ことのない補償用の軸１９が、軸１１と実質的に同一の
温度条件下で設置されている。軸１９の周囲には、補償
用ｗＪ８１Ｊ路を構成する補償用励磁コイ、ル２０と、
検出電圧Ｖｓを得るための補償コイル２１とが設けられ
ている。以上により補償部２２が構成される。

雨検出用励磁コイル１４．１５は直列に接続され、さら
に補償用励磁コイル２０とも直列に接続されて、増幅器
２３の出力から励磁電力を供給されている。

増幅器２３の入力側は加え合わせ点２４に接続され、こ
の加え合わせ点２４には、補償コイル２１の検出電圧Ｖ
、と、基準電圧Ｅｓとが差動的に入力される。

このような構成によれば、補償用の軸１９はトルク伝達
用の軸１１から分離した別体にて構成されているため、
この軸１９にトルクが作用することはない、したがって
、補償コイル２１の検出電圧について、軸１１に加えら
れるトルクに対する特性は、第２図に示すように、たと
えばＴ１という一定温度下ではトルクの大小や方向にか
かわりなくフラットとなり、検出電圧Ｖ、は一定となる
。

温度がたとえばＴ２に変化した場合には、第２図に示す
ようにそれにつれて検出電圧Ｖｓも変化する。この変化
した検出電圧■ｓの値は、第１図の加え合わせ点２４で
基準電圧Ｅｓと比較される。

そして、このような構成によれば補償コイルの出力電圧
Ｖｇを基準電圧ＢＳに一致させるように励磁回路のフィ
ードバックが働くことになる。

この検出電圧Ｖ、を一定にする制御に１′ｔ！つて検出
用励磁コイル１４．１５への供給電圧を調節すれば、検
出コイル１６．１７の検出電圧Ｖｊ　、ｖ２が温度補償
される。たとえば、第１図の回路では、各ｗＪ磁ココイ
ル４，１５．２０を直列に接続することにより自動的な
温度補償を行っているが、この■ｓを活用することによ
ってその他の手段により温度補償を行うことももとより
可能である。

補償用の軸１９の設置場所は、トルク伝達用の軸１１と
温度条件が実質的に同一であれば、どこでも楕わない、
第３図にその一例を示す。第３図において、磁気異方性
部１２．１３のそれぞれ外周に設けられた検出用励磁コ
イル１４．１５と、各検出用励磁−コイル１４．１５の
さ°らに外周にそれぞれ設けられた検出コイル１６．１
７とは、シールドヨーク２５の内部に配置されている。

またシールドヨーク２５は、ケース２６の中に装着され
ている。２７はケース２６と軸１１との間のベアリング
である。ケース２６の外部には補償用ケース２８が取り
付けられており、両ケース２６．２８の内部は、貫通孔
２９により互いに連通されて、温度条件が同一となるよ
うにされている。

補償用の軸１９はこのケース２８の内部に設けられてい
る。軸１９の外周に設けられた補償用励磁コイル２０と
、さらにその外周に設けられた補償コイル２１とは、補
償用シールドヨー７３０の内部に配置され、かつ、この
補償用シールドヨーク３０がケース２８に収容された構
成となっている。

通常、トルク検出部１８のシールドヨーク２５の透磁率
も温度によって変化するが、第３図の構成によれば、補
償用シールドヨーク３０を設けたことにより、このシー
ルドヨーク２５の磁気特性についても温度補償すること
ができる。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、正負のトルクが加わ
った状態で温度が変化しても、感度低下や性能低下をき
たすことなしに、検出電圧を連続的に温度補償すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトルク測定装置の一実施例の概略構成
図、第２図は第１図の装置における＃Ａ償ココイル対ト
ルク特性図、第３図は本発明のトルク測定装置の具体的
構成例を示す断面図、第４図は従来のトルク測定装置の
概略構成図、第５図は第４図の装置における補償コイル
の対トルク特性図、第６図は従来の他のトルク測定装置
の概略構成図、第７図は第６図の装置における補償コイ
ルの対トルク特性図である。１１・・・トルク伝達用の軸、１２．１３・・・磁気異
方性部、１［３，１７・・・検出コイル、１８・・・ト
ルク検出部、１９・・・掃償用の軸、２１・・・補償コ
イル、２２・・・補償部。第ｆ図第４図＼２第図第図第５図第　７図

Claims

【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の磁気異方性部と、各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、かつ　前記トルク伝達軸とは別のトルク負荷のかからない補
償用の軸と、この軸の周囲に設けられた補償コイルとを
備えて、前記トルク検出部と実質的に同一の温度条件の
場所に設けられている補償部を有し、ていることを特徴とするトルク測定装置。
　２．トルク検出部はケース内に収められ、また補償部
の補償用の軸は、前記ケース内におけるトルク伝達軸の
近傍に設置されていることを特徴とする請求項１記載の
トルク測定装置。
　３．第１および第２の検出コイルに対応した検出用励
磁回路を有するとともに、補償コイルに対応した補償用
励磁回路を有し、かつ、補償コイルの検出電圧を基準電
圧と比較して、この検出電圧が常時一定電圧となるよう
に、前記検出用励磁回路と補償用励磁回路とを制御する
手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載
のトルク測定装置。
　４．検出用励磁回路と補償用励磁回路とを直列に接続
して一体化したことを特徴とする請求項３記載のトルク
測定装置。