JPH02163625A

JPH02163625A - トルク測定装置

Info

Publication number: JPH02163625A
Application number: JP32012488A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Hanazawa; 花澤　明由
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-22

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。

従来の技術従来、この種のトルク測定装置として、特願昭６２−３
３４８６２号に開示されるものかあり、その構成を第５
図に示す。第５図において、１はｌ・ルク伝達用の軸で
あり、軟磁性および磁歪性を有する材料にて形成されて
いる。軸１の外周には、この軸１の軸心の方向と士約４
５度の角度をなして互いに反対方向に傾斜する一対の磁
気異方性部２．３が、多数の溝などによって形成されて
いる。各磁気異方性部２，３の周囲には励磁コイル４．
５および検出コイル６．７がそれぞれ配置されＣいる。

８は交流電源で、ゲイン調整装置９．１０を介して励磁
コイル４．５に接続されている。各検出コイル６．７は
、それぞれ整流およびフィルタ装置１１゜１２を介して
、差動増幅器１３の入力端へ接続されている。差動増幅
器１３の出力端は、ＡＤ変換器１４を介して、中央処理
装置１５に接続されている。１６は中央処理装置１５か
らのフィードバック回路で、ＤＡ変換器１７を介して、
各ゲイン調整装置９，１０に接続されている。

このような構成によれば、軸１に作用するトルクにもと
づく各磁気異方性部２，３での透磁率の変化か、検出コ
イル６．７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、一方の磁気
異方性部に引張力が働くと、他方には圧縮力が働く。こ
のため、第６図に示すように、検出コイル６．７のうち
一方の検出電圧■１はトルクの増加にしながって増加し
、反対に他方のコイルの検出電圧■２は減少する。

そこで、不動増幅器１３により両検出電圧の差ｖＩＶ２
を求めると、第６図のように）〜ルクの変化のみを示す
トルク検出電圧が得られる。このトルク検出電圧は中央
処理装置１５へ送られ、１−ルク値の表示信号などに変
換される。

このようなトルク測定装置において、実際には、各コイ
ルや軸に磁気特性のバラツキか存在することが多い。し
たがって、両検出電圧Ｖｊ　、ｖ２についてトルクゼロ
のときの値（バイアス値）が異なった値となって一致し
なかったり、また両検出電圧Ｖｉ　、ｖ２の傾き（測定
感度）が異なってしまったりする。そこで従来は、中央
処理装置１５からのフィードバック回路１６を利用して
ゲイン調整装置９，１０を制御し、励磁コイル４．５の
励磁電流を制御することによって、バイアス補正および
感度補正を行っている。

発明が解決しようとする課題しかし、このような従来のトルク測定装置では、ゲイン
調整装置９，１０によりバイアス補正と感度補正との両
方を行っているため、たとえばバイアス補正した後に感
度補正しようとすると、再びバイアス電圧の値が変化し
てしまう。このため、従来の装置では、これらバイアス
補正と感度補正とを並行して、かつともに最適に行うこ
とができないという問題点がある。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、バイアス補
正と感度補正とを並行して、しかもともにＩ＆適に行え
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本発明は、トルク伝達軸の表面
層に軸心の方向と角度をなして互いに反対方向に傾斜し
て磁気異方性か付与された一対の磁気異方性部と、各磁
気異方性部の周囲にそれぞれ配置された一対の励磁コイ
ルおよび一対の検出コイルと、前記各励磁コイルの励磁
＠流をそれぞれ調整可能な手段と、第１の入力端が前記
各検出コイルの出力端にそれぞれ接続された一対の差動
増幅器と、各差動増幅器の出力端にそれぞれ接続された
一対の感度調整用増幅器と、軸にトルクが作用していな
いときに、前記励磁電流調整手段をそれぞれ制御して、
両検出コイルの出力が互いに等しい一定のバイアス値と
なるように制御する手段と、バイアス制御された状態で
、各差動増幅器の第２の入力端に前記バイアス値をそれ
ぞれ入力して、これら差動増幅器の出力をゼロにさせる
手段と、各差動増幅器の出力がゼロにされた状態で軸に
一定のトルクが付与されたときに、両感度調整用増幅器
の出力の絶対値が一定の等しい値になるように、各感度
調整用増幅器のゲインをそれぞれ調整する手段とを有す
る構成としたものである。

作用このような構成によれば、軸にトルクが作用していない
ときに、各励磁電流調整手段をそれぞれ制御して、両検
出コイルの出力が互いに等しい一定のバイアス値となる
ように制御することにより、両検出電圧のバイアス補正
が行われる。次に差動増幅器の出力をゼロにして軸に一
定のトルクを付与し、このときの両感度調整用増幅器の
出力の絶対値が一定の等しい値となるように、各感度調
整用増幅器のゲインを調整することにより、両検出電圧
のバイアス補正状態をくずすことなしに、感度補正が行
われる。

実施例以下、本発明の一実施例を、第１図〜第４図にもとつき
、第５図に示したものと同一の部材には同一の参照番号
を付して、詳細に説明する。

第１図において、検出コイル６．７に接続された整流お
よびフィルタ装置１１．１２の出力端子は、差動増幅器
２１．２２の第１の入力端にそれぞれ接続されている。

差動増幅器２１．２２の第２の入力端には、中央処理装
置１５からのバイアス電圧信号回路２３、２４が、ＤＡ
変換器２５．２６を介してそれぞれ接続されている。差
動増幅器２１．２２の出力端は感度調整用増幅器２７．
２８の入力端にそれぞれ接続され、さらに、これら感度
調整用増幅器２７．２８の出力端が差動増幅器１３の入
力端に接続されている。中央処理装置１５からのフィー
ドバック回路１６は差動増幅器２１．２２および感度調
整用増幅器２７．２８へもそれぞれ接続され、これら増
幅器２１．２２．２７．２８へゲイン制御信号を送るこ
とができるようになっている。中央処理装置１５には、
表示器２９とキーボード入力装置３０とか接続されてい
る。

次に、バイアス補正および感度補正の手順を説明する。

たとえば新品のトルク測定装置では、工作精度や組立精
度などが原因して、各コイルや軸に磁気特性のバラツキ
が生じることが多い。このような場合には、検出コイル
６．７の検出電圧Ｖ１　、ｖ、、は、第２図に示すよう
に、トルクゼロのときの値（バイアス値）が一致しない
ばがりが、両検出電圧Ｖｌ　、ｖ２の傾きも異なったも
のになってしまう。

そこで、まず中央処理装置１５によりＤＡ変換器２５、
２６の出力をゼロとして、かつ両差動増幅器２１゜２２
のゲインおよび両感度調整用増幅器２７．２８のゲイン
をそれぞれ一定として、差動増幅器１３の出力ｖ１−ｖ
２がゼロとなるように、ずなわちＶ２Ｖ５となるにうに
、中央処理装置１５によりフィードバック回路１６を利
用してゲイン調整装置９．１０のゲインを調整し、励磁
コイル４．５の励磁電流をそれぞれ制御する。これによ
り、たとえは第３図に示すように検出電圧ｖ１が調整さ
れるなどして、両検出電圧Ｖｊ　、ｖ２につきトルクゼ
ロのときのバイアス電圧Ｖ、が等しくなる。

次に、トルクゼロの状態のまＪで、中央処理装Ｗ、１５
によりＤＡ変換器２５の出力をトルクゼロのときのＶ１
値ずなわぢｖｌ　＝ｖｅに設定するとともに、同様にＤ
Ａ変換器２６の出力をトルクゼロのときのＶ２値ずなわ
ちｖ２　＝ｖＢに設定する。すると、両差動増幅器２１
．２２の出力は、ともにゼロになる。

この状態で軸１に定格トルクを付与すると、第４図に示
すように、検出電圧Ｖ１はバイアス電圧Ｖ８よりも１Δ
Ｖ１１だけ増加し、また検出電圧Ｖ２はバイアス電圧Ｖ
１１よりも１ΔＶ２　１だけ減少する。このとき、図の
仮想線のように両検出電圧Ｖ１．Ｖ２の傾きは異なって
いるため、ΔＶ＋　　ｌと１ΔＶ２　ｌとは等しい値に
ならない・また、差動増幅器１３の出力は両絶対値の差
ΔＶ１　ｌ−ｌΔＶ２　　ｌが現われる。そこで、この
差値１ΔＶ１　ｌ−１ΔＶ２　１がゼロになるように、
中央処理装置１５にて感度調整用増幅器２７．２８のゲ
インを調整する。

すなわぢ、定格トルクが付与されると、増幅器２７の出
力はΔＶｊ　、増幅器２８の出力は八■２となる。しか
し、感度が不ぞろいであるために、１ΔＶ１１≠１ΔＶ
２　１≠ΔＶ、となる。ここで、増幅器１３の出力が差
動出力であることがら、ΔＶａ−（定格トルク時定格出
力）／２とする。

Δ■１１＝八■鈍とするには、まずゲイン調整装置１０
の出力をオフ、かつＤＡ変換器２６の出力をオフにする
。すると、差動増幅器１３の出力は八ｖ１のみになる。

そこで、この状態でΔＶ＋　　ｌ−ΔＶ、となるように
、中央処理装置１５により感度調整用増幅器２７のゲイ
ンを調整する。

調整終了後は、ゲイン調整装置１０およびＤＡ変換器２
６の出力を元の状態に戻す。

ΔＶ２　１−Δ■Ｒとするには、上記と同様に、ゲイン
調整装置９およびＤＡ変換器２５の出力をオフにする。

すると差動増幅器１３の出力はΔ■２のみとなるので、
この状態で中央処理装置１５によりΔＶ２　　ｌ−ΔＶ
、となるように増幅器２８のゲインを調整する。この増
幅器２８のゲイン調整の様子を第４図に示す。調整終了
後は、ゲイン調整装置９およびＤＡ変換器２５の出力を
元の状態に戻す。

以」二により、第４図の実線に示すように両検出電圧の
傾きが等しくなり、感度補正が完了する。

このようにしてバイアス補正、感度補正が完了したなら
、以後、通常のトルク測定が可能となる。

なお、バイアス補正を説明する第３図では、トルクゼロ
の状態で検出電圧■１の値を変化させて検出電圧■２の
値に一致させたが、両検出電圧ｖ１　、ｖ２の値をとも
に変化させである一定の値に設定することも可能である
。反対に、感度補正を行うときに、検出電圧ｖ、、ｖ２
のうちいずれか一方のみを変化させるだけでよい場合も
ある。

ＤＡ変換器２５．２６を１個だけとし、かつ出力カッ１
〜オフ用のアナログスイッチを各差動増幅器２１２２の
入力前に設置した構成とすることもできる。

各差動増幅器２１．２２のゲインは、必要に応じて調整
する。

表示器２９はトルク測定データやその他のデータを表示
し、またキーボード入力装置は、種々のデータを中央処
理装置１５に入力するために用いられる。

発明の効果以上述べたように本発明によると、励磁側でバイアス補
正を行うとともに、検出側で感度補正を行うようにした
なめ、バイアス補正状態をくずすことなしに、このバイ
アス補正と並行して感度補正を正確に行うことかできる
。このなめ部品の工作精度や組立精度をきわめて高精度
にすることなしに、正確なトルク測定装置を得ることが
できる。

また、この種のトルク測定装置では、さらに温度補正を
行う必要があり、しかもこの温度補正のためには両検出
電圧の感度が等しいことが大前提であるが、本発明によ
ればこのような前提条件が＋ｊに満足されるため、かか
る温度補正をも正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のトルク測定装置の凍略図、
第２図〜第４図は第１図の装置におけるバイアス補正お
よび感度補正の手順を示す図、第５図は従来のトルク測
定装置の概略図、第６図は第５図のトルク測定装置の検
出電圧を示す図である。１・・・軸、２，３・・・磁気異方性部、４，５・・・
励磁コイル、６，７・・・検出コイル、９，１０・・・
ゲイン調整装置、１５・・・中央処理装置、２１．２２
・・・差動増幅器、２３、２４・・・バイアス電圧信号
回路、２７．２８・・・感度調整用増幅器。代理人　　　森　　本　　義　　弘カ又

Claims

【特許請求の範囲】

１．トルク伝達軸の表面層に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が付与された一対
の磁気異方性部と、各磁気異方性部の周囲にそれぞれ配置された一対の励磁
コイルおよび一対の検出コイルと、前記各励磁コイルへ
の励磁電流をそれぞれ調整可能な手段と、第１の入力端が前記各検出コイルの出力端にそれぞれ接
続された一対の差動増幅器と、各差動増幅器の出力端にそれぞれ接続された一対の感度
調整用増幅器と、軸にトルクが作用していないときに、前記励磁電流調整
手段をそれぞれ制御して、両検出コイルの出力が互いに
等しい一定のバイアス値となるように制御する手段と、バイアス制御された状態で、各差動増幅器の第２の入力
端に前記バイアス値をそれぞれ入力して、これら差動増
幅器の出力をゼロにさせる手段と、各差動増幅器の出力がゼロにされた状態で軸に一定のト
ルクが付与されたときに、両感度調整用増幅器の出力の
絶対値が一定の等しい値になるように、各感度調整用増
幅器のゲインをそれぞれ調整する手段と、を有することを特徴とするトルク測定装置。