JPH02281117A - Torque detecting apparatus for rotary shaft - Google Patents
Torque detecting apparatus for rotary shaftInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は2例えば車両のステアリングシャフトロボット
アーム、回転機などの回転軸の軸I・ルクを精度良く、
非接触で測定することができる回転軸のトルク検出装置
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides two methods for accurately determining the axis I and the torque of a rotating shaft of a steering shaft robot arm of a vehicle, a rotating machine, etc.
The present invention relates to a rotating shaft torque detection device that can perform non-contact measurement.
従来9回転軸の軸1−ルクを測定する手段としては3第
23図に示すごと<、トルクで捩れ変化する捩れ軸Sと
、同心配置された3本のリング型コア(磁気鉄芯)91
,92.93とよりなるトルクセンサが提案されている
(特開昭63−36124号公報)。そして、内側の2
つのリング92゜93は、捩れ軸Sの両端に各々ブラケ
ット921゜931により連絡され、また両リング92
93の対向面は歯形92A、92B、93A、93Bを
構成し、外側のリング91は静止支持された検出コイル
91A、91Bを有する。このトルクセンサにおいては
、トルクが加わると捩れ軸Sが捩れ、リング型コア92
と93における歯形92A92Bと、93A、93Bと
の対向面積が変化し。As shown in Fig. 23, the conventional means for measuring the shaft torque of nine rotating shafts is a torsion shaft S that twists and changes with torque, and three ring-shaped cores (magnetic iron cores) 91 arranged concentrically.
, 92.93 has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-36124). And the inner 2
Two rings 92° 93 are connected to both ends of the torsion shaft S by brackets 921° 931, respectively, and both rings 92
The opposing surfaces of 93 define tooth profiles 92A, 92B, 93A, 93B, and the outer ring 91 has stationary supported detection coils 91A, 91B. In this torque sensor, when torque is applied, the torsion shaft S twists, and the ring-shaped core 92
The opposing areas of the tooth profiles 92A and 92B at 93 and 93A and 93B change.
その結果磁力線90.90の数が変化し、検出コイル9
1A、91Bのインダクタンスが変化する。As a result, the number of magnetic lines of force 90.90 changes, and the detection coil 9
The inductances of 1A and 91B change.
インダクタンスの変化量はトルク量に対応するので、こ
れによりトルク量を検出することができる。Since the amount of change in inductance corresponds to the amount of torque, the amount of torque can be detected thereby.
また1本願の出願人は、第24図に示すごとく。The applicant for one application is as shown in Figure 24.
弾性体10で連結した駆動軸1と従動軸2とからなると
共にこれらに検出コイル99A、998等からなる共振
回路と検出部を設けたトルク検出装置を出願した(特願
昭62−263490)。上記検出コイル99A、99
Bは上記両軸1,2に対向配設し、また駆動軸1の周囲
にはソレノイドコイル95を巻回し、該ソレノイドコイ
ル95と前記2つの検出コイル99A、99Bとはコン
デンサ9Bを介して直列に接続して共振回路を構成する
。また、ソレノイドコイル95の外周には間隔を持って
入力コイル96と出力コイル97とからなる検出部を配
設する。上記検出コイル99A99Bは磁性材料のコア
に導線を巻回したものである。このトルク検出装置は、
トルクによって両軸1.2間に回転角度差が生ずると、
一対の検出コイル99A、99B間の対向面積が変化し
、磁力線の数が変化し、検出コイルの相互インダクタン
スが変化し、全体のインダクタンスが変化する。An application was filed for a torque detection device consisting of a drive shaft 1 and a driven shaft 2 connected by an elastic body 10, which were provided with a resonant circuit and a detection section consisting of detection coils 99A, 998, etc. (Japanese Patent Application No. 62-263490). The above detection coils 99A, 99
A solenoid coil 95 is wound around the drive shaft 1, and the solenoid coil 95 and the two detection coils 99A and 99B are connected in series through a capacitor 9B. to form a resonant circuit. Further, a detection section consisting of an input coil 96 and an output coil 97 is arranged at an interval around the outer periphery of the solenoid coil 95. The detection coil 99A99B has a conductive wire wound around a core made of magnetic material. This torque detection device is
When a rotation angle difference occurs between the two shafts 1 and 2 due to torque,
The opposing area between the pair of detection coils 99A and 99B changes, the number of magnetic lines of force changes, the mutual inductance of the detection coils changes, and the overall inductance changes.
そのため、トルク量を検出することができる。Therefore, the amount of torque can be detected.
しかしながら、前者の3本のリング型コアを用いるトル
クセンサは、磁性)A料のコアを用いているために、イ
ンダクタンスの温度依存性があり。However, since the former torque sensor using three ring-shaped cores uses a core made of magnetic (A) material, the inductance has temperature dependence.
零点での温度依存性は差動的に検出するために小さくで
きるが、感度の温度依存性は大きい。Although the temperature dependence at the zero point can be reduced due to differential detection, the temperature dependence of the sensitivity is large.
また、後者の一対の検出コイルを用いるトルク検出装置
は、温度補償を行うために、前記第24図に示す回路を
2組用い、検出コイルに磁束が同方向と反対方向とに流
れるようになしく正相と逆相)百出力の差又は比を出力
としている(同出願第3実施例)。しかし、検出コイル
に磁性材料製コアを用いているため、相互インダクタン
スを決めるそれぞれの結合係数の温度依存性が異なる。The latter torque detection device using a pair of detection coils uses two sets of circuits shown in FIG. 24 to perform temperature compensation, so that magnetic flux flows through the detection coils in the same direction and in opposite directions. The output is the difference or ratio of 100 outputs (positive phase and negative phase) (third embodiment of the same application). However, since a core made of a magnetic material is used for the detection coil, the temperature dependence of each coupling coefficient that determines mutual inductance is different.
それ故、温度補償を充分に行うことができない。Therefore, temperature compensation cannot be performed sufficiently.
即ち、相互インダクタンスは2つの検出コイルの結合係
数によって決まるが、磁性体(フェライト等)のコアを
用いた場合、その透磁率の温度依存性によって、結合係
数にも温度依存性が現れる。That is, the mutual inductance is determined by the coupling coefficient of the two detection coils, but when a core of a magnetic material (ferrite or the like) is used, the coupling coefficient also exhibits temperature dependence due to the temperature dependence of its magnetic permeability.
また、結合の向き(正相と逆相)及び結合度(対向面積
)によって温度依存性の程度が異なり、2組の差(又は
比)を取ってもこれをキャンセル(温度補償)できない
量が残る。In addition, the degree of temperature dependence differs depending on the direction of bonding (positive phase and negative phase) and degree of bonding (opposed area), and there is a quantity that cannot be canceled (temperature compensated) even if the difference (or ratio) of the two pairs is taken. remain.
上記のごとく、従来のトルク検出装置はいずれも温度依
存性の影響を受は温度特性に問題がある。As mentioned above, all conventional torque detection devices are affected by temperature dependence and have problems with temperature characteristics.
本発明は、かかる問題点に鑑み、温度特性に優れ、精度
良く、非接触測定が可能な回転軸のトルク検出装置を提
供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of these problems, it is an object of the present invention to provide a rotating shaft torque detection device that has excellent temperature characteristics, is highly accurate, and is capable of non-contact measurement.
本発明においては1回転トルクを受ける回転軸上にボビ
ンを有しない環状の検出コイルを配設すると共に強磁性
を有しない金属コアを配設し1回転軸がトルクを受けて
捩じれたとき、上記金属コアが上記検出コイルの空洞部
内を進退して回転角度差に対応して検出コイルのインダ
クタンスが変化するようになす。そして、上記検出コイ
ル及び金属コアは2組配設し、また一方の金属コアは1
つのコア部を有し、他方の金属コアは2つのコア部を有
してなる。またコンデンサと回転軸に巻回したソレノイ
ドコイルとを直列に接続して前記回転軸上に固着すると
共に上記検出コイル、コンデンサ及びソレノイドコイル
を直列に接続して共振回路を構成する。In the present invention, an annular detection coil without a bobbin is disposed on the rotating shaft that receives torque for one rotation, and a metal core that does not have ferromagnetism is disposed. The metal core moves back and forth within the cavity of the detection coil, so that the inductance of the detection coil changes in response to the rotation angle difference. Two sets of the above-mentioned detection coils and metal cores are arranged, and one metal core has one set.
The metal core has one core part, and the other metal core has two core parts. Further, a capacitor and a solenoid coil wound around a rotating shaft are connected in series and fixed on the rotating shaft, and the detection coil, the capacitor, and the solenoid coil are connected in series to form a resonant circuit.
また、磁心とこれに巻回したコイルとからなる入力コイ
ル及び出力コイルを1mとする検出部を設け、該検出部
の入力コイルと出力コイルとは前配回転軸の両側に前記
ソレノイドコイルに対向して空隙をもってそれぞれ配置
する。In addition, a detecting section is provided with an input coil and an output coil of 1 m each consisting of a magnetic core and a coil wound around the magnetic core, and the input coil and output coil of the detecting section are opposed to the solenoid coil on both sides of the front rotating shaft. and arrange them with gaps between them.
しかして、上記共振回路と検出部とにより上記共振回路
の共振周波数により発振する発振回路を構成し、トルク
に対応する回転角度差を発振周波数の変化として検出す
るものである。The resonant circuit and the detection section constitute an oscillation circuit that oscillates at the resonant frequency of the resonant circuit, and detects the rotation angle difference corresponding to the torque as a change in the oscillation frequency.
本発明において注目すべきことは9回転軸上に検出コイ
ルと、該検出コイルの空洞部内に進退する金属コアを設
け、トルクによる回転角度差(回転角度変位)に対応し
て検出コイルのインダクタンスが変化するようになし、
また前記ソレノイドコイルに対向して空隙をもって検出
部を設け、トルクに対応する回転角度差を発振周、波数
の変化として検出するようにしたことにある。また、上
記検出コイルと金属コアによりセンサ部を構成する。What should be noted in the present invention is that a detection coil is provided on the 9-rotation axis and a metal core that moves forward and backward in the cavity of the detection coil, and the inductance of the detection coil is adjusted in response to the rotation angle difference (rotation angle displacement) due to torque. changeable,
Further, a detection section is provided with a gap opposite the solenoid coil, and the rotation angle difference corresponding to the torque is detected as a change in the oscillation frequency and wave number. Further, the detection coil and the metal core constitute a sensor section.
更に注目すべきことは、該検出コイルはボビンを有しな
い環状体であり、また検出コイルと金属コアとは2組配
設し、該金属コアの一方(第1金属コア)は1つのコア
部を、他方の金属コア(第2金属コア)は2つのコア部
を有することである。What should be noted further is that the detection coil is an annular body without a bobbin, and two sets of the detection coil and the metal core are arranged, and one of the metal cores (the first metal core) is connected to one core part. The other metal core (second metal core) has two core parts.
しかして、上記センサ部において上記検出コイルとして
は、第1図、第2図、第20図に示すごとく、導線を環
状に巻回したコイルを用いる。即ち、検出コイルは、ボ
ビンを有することなく構成したもので、その中央部に空
洞部を有する。該検出コイルは2例えば回転軸に設けた
固定具に固定する。As shown in FIGS. 1, 2, and 20, the detection coil in the sensor section uses a coil formed by winding a conducting wire in an annular shape. That is, the detection coil is constructed without a bobbin, and has a cavity in its center. The detection coil is fixed to a fixture provided on the rotating shaft, for example.
また、前記金属コアは、銅等の強磁性を有しない材料で
作製し、」1記検出コイルの空洞部内において進退可能
となるよう構成する。そして、該金属コアは9回転軸に
設けた固定具にネジ等により零点調整が可能となるよう
取り付ける(第14図参照)。Further, the metal core is made of a non-ferromagnetic material such as copper, and is configured to be able to move forward and backward within the cavity of the detection coil. Then, the metal core is attached to a fixture provided on the 9-rotation shaft with a screw or the like so that the zero point can be adjusted (see FIG. 14).
そして、この検出コイルと金属コアとから成るセンサ部
を1組として互いに対向さセて、それぞれ回転軸上に固
定する。この対向は1回転軸の回転方向において行う。Then, the sensor portion consisting of the detection coil and the metal core is set as a pair, facing each other, and fixed on the rotating shaft. This opposition is performed in the direction of rotation of one rotation axis.
これにより1回転角度差によって、検出コイルの空洞部
内において、金属コアが進入又は退出して、検出コイル
のインダクタンスが変化するようになる。As a result, the metal core moves in or out of the cavity of the detection coil depending on the angle difference of one rotation, and the inductance of the detection coil changes.
しかして 」二記金属コアのうち、1つのコア部を有す
る第1金属コアは第1図、第10図、第18図に示すご
とく、中央部の外径は大きく2両端部では小さくなって
いる。この最大径部(コア部)と両端の小径部との間は
、第18図に示すごとく直角的に変化するもの、第10
図に示すごとく傾斜して変化するものなどがある。However, as shown in Figures 1, 10, and 18, of the two metal cores, the first metal core with one core part has a large outer diameter at the center and a small outer diameter at both ends. There is. The maximum diameter portion (core portion) and the small diameter portions at both ends change at right angles as shown in FIG.
There are some that change in an inclined manner as shown in the figure.
一方、2つのコア部を有する第2金属コアは第2図、第
11図、第19図に示すごとく、中央部の外径は小さく
1両端部では大きくなっている。On the other hand, as shown in FIGS. 2, 11, and 19, the second metal core having two core portions has a small outer diameter at the center and a large outer diameter at both ends.
この最大径部(コア部)とその間の小径部との間は 第
19図に示すごとく直角的に変化するもの第11図に示
すごとく傾斜して変化するものがある。The distance between this maximum diameter part (core part) and the small diameter part therebetween varies at right angles as shown in FIG. 19, and in some cases it changes obliquely as shown in FIG.
また、」1記検出コイルと金属コアとの大きさの関係は
、検出感度向上のために1次のようにすることが好まし
い。以下これを詳述する。Further, it is preferable that the size relationship between the detection coil and the metal core described in item 1 is linear in order to improve detection sensitivity. This will be explained in detail below.
即ち、まず検出コイルについては、第20図に示すごと
く、そのコイル幅aは大略、駆動軸と従動軸の最大回転
角度差θ(捩れ角、第4図参照)による 検出コイル中
心での最大捩れ量とすることが好ましい。つまり、al
(R+r)0である。That is, first of all, regarding the detection coil, as shown in Fig. 20, the coil width a is approximately the maximum rotation angle difference θ (torsion angle, see Fig. 4) between the driving shaft and the driven shaft, and the maximum twist at the center of the detection coil. It is preferable to set it as the amount. In other words, al
(R+r)0.
ここに Rは検出コイルの半径(第20図)である。ま
た、rは回転軸中心から検出コイル取付面までの半径で
ある(第3図、第4図)。Here, R is the radius of the detection coil (Fig. 20). Further, r is the radius from the center of the rotating shaft to the detection coil mounting surface (FIGS. 3 and 4).
次に、金属コア大きさは、まず第1金属コアについては
、第180に示すごとく、コア部である中央部における
最大径部の幅をd、その直径をD2、両端部の小径部の
幅をり、とするとa / 2≦d≦2a/3
D2>1.4D
とすることが好ましい。ここに、aは前記検出コイルの
幅である。Next, regarding the metal core size, as shown in No. 180, for the first metal core, the width of the maximum diameter part in the central part which is the core part is d, its diameter is D2, and the width of the small diameter parts at both ends. It is preferable that a/2≦d≦2a/3 D2>1.4D. Here, a is the width of the detection coil.
上記範囲とすることにより、第21図に示すごとく ト
ルクの検出感度が向上する。By setting it within the above range, the torque detection sensitivity is improved as shown in FIG. 21.
一方、第2金属コアについては2両側の最大径部の幅を
d、その直径をDz、両者間の小径部の直径をDl、ま
た最大径部の間隔を℃とすると3a/2≦d≦2a、
D2>]、4D2 2a≦℃≦2.4a
とすることが好ましい。上記範囲とすることにより、第
22図に示すごとく、検出感度が向上する。On the other hand, regarding the second metal core, if the width of the maximum diameter part on both sides is d, its diameter is Dz, the diameter of the small diameter part between them is Dl, and the distance between the maximum diameter parts is °C, then 3a/2≦d≦ 2a,
D2>], 4D2 2a≦°C≦2.4a. By setting it within the above range, the detection sensitivity is improved as shown in FIG. 22.
また、上記センサ部において、第1金属コアを用いた方
のセンサ部は、コア部(最大径部)が検出コイルの中心
にあるとき高い発振周波数を示す(第8図のX線)、逆
相である。一方、第2金属コアを用いた方のセンサ部は
9両側のコア部(最大径部)のいずれかが検出コイルの
中心に近づいたとき高い発振周波数を示す(第8図のY
vA)。In addition, among the above sensor parts, the sensor part using the first metal core exhibits a high oscillation frequency when the core part (maximum diameter part) is at the center of the detection coil (X-ray in Figure 8); It is phase. On the other hand, the sensor section using the second metal core exhibits a high oscillation frequency when either core section (maximum diameter section) on both sides of 9 approaches the center of the detection coil (Y
vA).
正相である。本発明は1両者の組合わせによってより高
い精度のトルク検出を行なうものである(第9図)。It is the correct aspect. The present invention detects torque with higher accuracy by combining the two (Fig. 9).
即ち2本発明は、上記センサ部を2組配設し。That is, in the present invention, two sets of the sensor sections are provided.
第1金属コア側の検出コイルは回転角度の上昇と共にイ
ンダクタンスを小さくするように接続(正相)シ、第2
金属コア側の検出コイルはインダクタンスを大きくする
ように接続(逆相)シ、この2つの発振周波数の差又は
比を出力として共振回路に送るようにしたものである。The detection coil on the first metal core side is connected (positive phase) so that the inductance decreases as the rotation angle increases;
The detection coil on the metal core side is connected (opposite phase) to increase inductance, and the difference or ratio of these two oscillation frequencies is sent to the resonant circuit as an output.
なお、検出コイルと金属コアとは共に実施例に示すごと
く、共に円形断面であることが好ましい。Note that it is preferable that both the detection coil and the metal core have circular cross sections, as shown in the embodiments.
円形断面の場合には、四角断面の場合に比して相互イン
ダクタンスが大きいからである。This is because in the case of a circular cross section, the mutual inductance is larger than in the case of a square cross section.
また2回転軸は前記従来技術に示したごとく駆動軸と従
動軸とに分割すると共に両者をリーフスプリング等の弾
性体によって連結したもの、或いは一体物であっても良
い。そして、前者の分割形式の場合には、検出コイルと
金属コアとは駆動軸側と従動軸側とに互いに対向させて
配設する。Further, the two rotating shafts may be divided into a driving shaft and a driven shaft as shown in the prior art, and both may be connected by an elastic body such as a leaf spring, or they may be integrated. In the case of the former split type, the detection coil and the metal core are arranged facing each other on the drive shaft side and the driven shaft side.
また、後者の一体物の場合には、1本の回転軸上に、適
宜の距離を置いて、同様に対向させて配設する。In the case of the latter one-piece unit, they are similarly arranged facing each other at an appropriate distance on one rotating shaft.
また、ソレノイドコイルは回転軸上に導線を巻回するこ
とにより構成し、該導線はコンデンサ及び前記検出コイ
ルと共に直列に接続する。これにより閉じた共振回路を
構成する。また、検出部の入力コイルと出力コイルとは
回転軸の両側に前記ソレノイドコイルに対向して空隙を
もって配設する。Further, the solenoid coil is constructed by winding a conductive wire around a rotating shaft, and the conductive wire is connected in series with the capacitor and the detection coil. This constitutes a closed resonant circuit. Further, the input coil and the output coil of the detection section are disposed on both sides of the rotating shaft, facing the solenoid coil, with a gap between them.
冊 また1本発明のトルク検出装置は、車両駆動系。book Further, the torque detection device of the present invention is applicable to a vehicle drive system.
ステアリング系、その他の回転系のトルクを非接触で測
定する場合、更にはこれら回転系に実装してトルクを検
出し2回転系の制御を行わせる場合に特に優れた効果を
発揮する。It is particularly effective when measuring the torque of a steering system or other rotating systems without contact, or when mounted on these rotating systems to detect torque and control a two-rotation system.
本発明においては1回転軸にトルクが加わると。 In the present invention, when torque is applied to the rotation axis.
その回転角度差によって金属コアが検出コイルの空洞部
内において進入方向又は退出方向に、相対的に移動する
。そのため、検出コイルのインダクタンスが変化する。The difference in rotation angle causes the metal core to move relatively within the cavity of the detection coil in the advancing direction or the retreating direction. Therefore, the inductance of the detection coil changes.
これは、金属コアの進入量が変化すると、コア中に生ず
る渦電流が変化し、検出コイルのインダクタンスが変化
するためである。This is because when the amount of penetration of the metal core changes, the eddy current generated in the core changes, and the inductance of the detection coil changes.
しかして、この検出コイルにおけるインダクタンスの変
化によって回転軸上に構成した共振回路の共振周波数が
変化し1回転軸外に設けた検出部における発振周波数が
変化する。上記検出コイルにおけるインダクタンスの変
化量は、トルク量に対応するため1発振周波数の変化量
から印加トルクが検出される。Therefore, due to the change in inductance in the detection coil, the resonance frequency of the resonant circuit configured on the rotation axis changes, and the oscillation frequency in the detection section provided outside the rotation axis changes. Since the amount of change in inductance in the detection coil corresponds to the amount of torque, the applied torque is detected from the amount of change in one oscillation frequency.
しかして、前記のごとく、検出コイルと第1金属コア
検出コイルと第2金属コアとよりなる2組のセンサ部か
らの出力の差、又は比率を検出することにより、小さな
角度変化に対してもより精度の高いトルク測定を行なう
ことができる。Therefore, as mentioned above, the detection coil and the first metal core
By detecting the difference or ratio of the outputs from the two sets of sensor units consisting of the detection coil and the second metal core, it is possible to perform more accurate torque measurements even for small angular changes.
本発明によれば1強磁性体の金属コアを用いていないの
で、金属コア中の渦電流及び検出回路を流れる電流は前
記金属コアの幾何学的位置によってのみ定まり、温度依
存性がない。それ故、温度特性に優れたトルク検出装置
を提供することができる。According to the present invention, since a ferromagnetic metal core is not used, the eddy current in the metal core and the current flowing through the detection circuit are determined only by the geometrical position of the metal core and have no temperature dependence. Therefore, it is possible to provide a torque detection device with excellent temperature characteristics.
また、検出コイルはボビンを有しないので、検出コイル
と金属コアとの間の間隙(ギャップ)を狭くすることが
できる。そのため、上記インダクタンスの変化を大きく
得ることができ、トルクの検出感度が向上する。また、
前記のごとく正相と逆相とからなる2組のセンサ部を用
いているので。Furthermore, since the detection coil does not have a bobbin, the gap between the detection coil and the metal core can be narrowed. Therefore, it is possible to obtain a large change in the inductance, and the torque detection sensitivity is improved. Also,
As mentioned above, two sets of sensor sections, one for normal phase and one for reverse phase, are used.
より精度の高い測定値を得ることができる。More accurate measurement values can be obtained.
また1回転軸上においてトルク量に応じて発生した共振
周波数の変化は1回転軸外に設けた検出部によって非接
触的に検出することができる。それ故、その検出精度及
び感度は極めて優れている。Further, a change in the resonance frequency that occurs on the one-rotation axis according to the amount of torque can be detected in a non-contact manner by a detection section provided outside the one-rotation axis. Therefore, its detection accuracy and sensitivity are extremely excellent.
また1回転軸外に設けた検出部への信号伝達はソレノイ
ドコイルによって2周波数として伝送するので、S/N
比が高く、検出部の励磁コイルのパワーを少なくするこ
とができる。In addition, since signals are transmitted to the detection unit installed outside the axis of one rotation as two frequencies using a solenoid coil, the S/N
The ratio is high, and the power of the excitation coil of the detection section can be reduced.
このように9本発明によれば、温度特性に優れると共に
、検出感度及び精度に優れ、非接触で回転軸のトルクを
検出できるトルク検出装置を提供することができる。ま
た、静止した回転軸のトルク状態も測定することができ
る。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a torque detection device that has excellent temperature characteristics, excellent detection sensitivity and accuracy, and can detect torque of a rotating shaft without contact. It is also possible to measure the torque state of a stationary rotating shaft.
第1実施例
本例にがかるトルク検出装置を第1図ないし第9図を用
いて説明する。なお、検出コイル2金属コア等の具体的
配設例は、第3実施例において示す。First Embodiment A torque detection device according to this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 9. A specific example of the arrangement of the two metal cores of the detection coil will be shown in the third embodiment.
本例におけるトルク検出装置は21つのコア部を有する
金属コア32(第1図)と22つのコア部を有する金属
コア34 (第2図)とを独立に2回路設けたものであ
る。The torque detection device in this example has two independent circuits of a metal core 32 (FIG. 1) having 21 core parts and a metal core 34 (FIG. 2) having 22 core parts.
即ち、まず、第5図に示すごとく2回転軸120両端部
11.12には、それぞれ検出コイル31又は33.金
属コア32又は34からなるセンサ部Jx及びJyを、
上記回転軸の直径方向対向部分に固着する(第3図、第
4図、第5図)。That is, first, as shown in FIG. 5, detection coils 31 and 33. Sensor parts Jx and Jy consisting of metal cores 32 or 34,
It is fixed to the diametrically opposed portions of the rotating shaft (FIGS. 3, 4, and 5).
そして、第7図に示ずごとく、センサ部JxはI。As shown in FIG. 7, the sensor section Jx is I.
C直列回路Kx、検出部Lxと共に発振回路を形成する
。また、センサ部Jyも同様にl−C直列回路Ky、検
出部Lyと共に回路を形成する。An oscillation circuit is formed together with the C series circuit Kx and the detection section Lx. Further, the sensor section Jy similarly forms a circuit together with the LC series circuit Ky and the detection section Ly.
即ち、第5図に示すごとく、まず回転軸1及び2は1両
者の間に弾性体(例えば、ゴム弾性体又は金属からなる
ハネ材)10を介設してなる。That is, as shown in FIG. 5, first, the rotating shafts 1 and 2 are formed by interposing an elastic body (for example, a rubber elastic body or a spring material made of metal) 10 between them.
しかして、上記センサ部Jxの検出コイル31は、第1
図に示すごとく、ボビンを用いることなく導線312の
みを巻回してコイルを形成したものである。そして、そ
の中央部に空洞部313を有する。この検出コイル31
は、後述する第2図に示すごとき固定具16により回転
軸1の端部1■に固定する。Therefore, the detection coil 31 of the sensor section Jx is
As shown in the figure, a coil is formed by winding only the conducting wire 312 without using a bobbin. It has a cavity 313 in its center. This detection coil 31
is fixed to the end 1 of the rotating shaft 1 using a fixture 16 as shown in FIG. 2, which will be described later.
一方、金属コア32は2第1図に示すごとく。On the other hand, the metal core 32 is as shown in FIG.
小径部のシャフト322と、その中間部に設けた厚い円
板状の最大径部としてのコア部321とよりなり、銅に
より作製しである。そして、そのコア部321を前記検
出コイル31の空洞部313に挿入させた状態で、固定
具(図示路)により回転軸2の端部21に固定する。金
属コア32はそのシャツI−322に設けたネジ部32
5を固定具に螺着する。It consists of a shaft 322 as a small diameter portion and a core portion 321 as a thick disk-shaped maximum diameter portion provided in the middle thereof, and is made of copper. Then, with the core portion 321 inserted into the cavity 313 of the detection coil 31, it is fixed to the end portion 21 of the rotating shaft 2 using a fixture (path shown). The metal core 32 is a threaded portion 32 provided on the shirt I-322.
Screw 5 onto the fixture.
そして、検出コイル31と金属コア32とは。And what are the detection coil 31 and the metal core 32?
回転軸にトルクが印加されていない(回転角度差−〇)
とき、金属コア32のコア部321が検出コイル31の
丁度真中に位置するよう配設する(第3図)。この調整
は、金属コア32のシャフト322を、示ジ頭326に
より回し、そのネジ部325の螺合長さを変えることに
より行う。No torque is applied to the rotating shaft (rotation angle difference -〇)
At this time, the metal core 32 is arranged so that the core portion 321 is located exactly in the middle of the detection coil 31 (FIG. 3). This adjustment is performed by turning the shaft 322 of the metal core 32 using the indicator head 326 and changing the threaded length of the threaded portion 325.
そして 該1 サ部Jxにおける検出コイル31、金属
コア32は、トルクによって回転角度差が生じたとき、
)属コア32が検出コイルの空洞■6
部313内を進退して、前記第8図のX線で示した発振
周波数を示す。つまり、検出コイル31内から金属コア
32のコア部321が遠ざかるにしたがって7検出コイ
ル31のインダクタンスを増大せしめる方向(以下、逆
相という)に接続しである。When the detection coil 31 and the metal core 32 in the first part Jx have a rotation angle difference due to torque,
) The core 32 moves back and forth within the cavity 313 of the detection coil to exhibit the oscillation frequency shown by the X-rays in FIG. That is, as the core portion 321 of the metal core 32 moves away from the inside of the detection coil 31, the inductance of the seven detection coils 31 is increased (hereinafter referred to as reverse phase).
次に、第5図に示すごとく、上記検出コイル31と共に
共振回路を構成するLC直列回路Kxは回転軸1の全周
に巻回したソレノイドコイル5051、及び該ソレノイ
ドコイルと直列に接続したコンデンサ59とによって構
成し7 これらは回転軸1上に固定する。しかして、セ
ンサ部、JyとX7C直列回路Kxとは直列に接続され
て共振回路を形成する。Next, as shown in FIG. 5, the LC series circuit Kx, which constitutes a resonant circuit together with the detection coil 31, includes a solenoid coil 5051 wound around the entire circumference of the rotating shaft 1, and a capacitor 59 connected in series with the solenoid coil. 7, which are fixed on the rotating shaft 1. Thus, the sensor section Jy and the X7C series circuit Kx are connected in series to form a resonant circuit.
また、上記ソレノイドコイル50.51から出力される
共振周波数を検出する検出部Lxは、第6図に示すごと
く、駆動電源に接続した入力コイル65と、検出した信
号を発信する出力コイル75とからなる。入カコ・イル
65は磁心651とこれに巻回したコイル61.2とか
らなり、出力コイルア5は磁心751とこれに巻回した
コイル752とからなり、共に小型ソレノイドコイ2し
である。Further, as shown in FIG. 6, the detection unit Lx that detects the resonance frequency output from the solenoid coil 50, 51 includes an input coil 65 connected to a drive power source and an output coil 75 that transmits the detected signal. Become. The input coil 65 consists of a magnetic core 651 and a coil 61.2 wound around it, and the output coil 5 consists of a magnetic core 751 and a coil 752 wound around it, both of which are small solenoid coils 2.
即ち、ソレノイドコイル50及び51は、電流の流れ方
向が回転軸の円周方向について互いに逆方向となるよう
配置し、直列に接続したものである。上記両コイル65
.75は、ソレノイドコイル50及び51の中間位置に
間隙Mをもって対向配設する(第5図、第6図)。That is, the solenoid coils 50 and 51 are arranged and connected in series so that the current flow directions are opposite to each other with respect to the circumferential direction of the rotating shaft. Both coils 65 above
.. 75 are disposed facing each other with a gap M between the solenoid coils 50 and 51 (FIGS. 5 and 6).
次に、上記センサ部Jx、LC直列回路Kx及び検出部
Lxは、第7図に示すごとく、波形整形回路Nxに電気
的に接続し、出力fxを発信する発振回路を形成する。Next, the sensor section Jx, LC series circuit Kx, and detection section Lx are electrically connected to a waveform shaping circuit Nx, as shown in FIG. 7, to form an oscillation circuit that emits an output fx.
ここに、fxは共振周波数を示す。なお、同図において
、41はコンパレータ、42はダイオード、43は電流
制限抵抗、■は駆動電源である。Here, fx indicates the resonance frequency. In the figure, 41 is a comparator, 42 is a diode, 43 is a current limiting resistor, and ■ is a drive power source.
一方、センサ部Jyにおいては、第2図に示すごとく、
検出コイル33は検出コイル31と同様であり、該検出
コイル33は固定具16の貫通孔161内に挿嵌されて
いる。そして金属コア34は、金属コア32と異なり、
シャフト343に2個の最大径部であるコア部341,
342を設けたものである。小径部のシャフト343は
、先端部に、金属コア固定枠(図示路)に螺着すると共
に零点調整するためのネジ部345を有する。上記検出
コイル33.金属コア34は2回転軸の直径方向に対向
させて配設する(第3図参照)。On the other hand, in the sensor section Jy, as shown in FIG.
The detection coil 33 is similar to the detection coil 31, and the detection coil 33 is inserted into the through hole 161 of the fixture 16. The metal core 34 is different from the metal core 32,
The shaft 343 has two maximum diameter core portions 341,
342. The small-diameter shaft 343 has a threaded portion 345 at its tip for screwing into the metal core fixing frame (path shown) and for adjusting the zero point. The detection coil 33. The metal cores 34 are arranged so as to face each other in the diametrical direction of the two rotating shafts (see FIG. 3).
しかして、金属コア34は上記構造を有するので、トル
クによって回転角度差が生じたとき、金属コア34のコ
ア部341又は342のいずれかが検出コイル33の空
洞部内に進入する。そのため9回転角度差が大きくなる
程、第8図の曲線Yで示すごとく1発振周波数が大きく
なる。即ち回転角度差が大きくなって、コア部341
342の一方が検出コイル33に近づくと、検出コイル
33のインダクタンスが減少する方向(以下正相という
)に接続しである。Since the metal core 34 has the above-described structure, either the core portion 341 or 342 of the metal core 34 enters the cavity of the detection coil 33 when a rotation angle difference occurs due to torque. Therefore, as the nine-rotation angle difference increases, the single oscillation frequency increases, as shown by curve Y in FIG. In other words, the rotation angle difference becomes large, and the core portion 341
342 approaches the detection coil 33, it is connected in a direction in which the inductance of the detection coil 33 decreases (hereinafter referred to as positive phase).
しかして、該センサ部Jyは、前記センサ部JXと同様
にLC直列回路Ky、検出部Lyと共に接続し、また波
形整形回路Nyに電気的に接続し。Similarly to the sensor section JX, the sensor section Jy is connected to the LC series circuit Ky and the detection section Ly, and is also electrically connected to the waveform shaping circuit Ny.
出力fyを発信する発振回路を形成する。上記しC直列
回、路に31検出部Ly等は金属コア32を用いた系列
と同様である(第5図、第7図)。An oscillation circuit that emits an output fy is formed. The above-mentioned C series circuit, line 31 detection section Ly, etc. are the same as the series using the metal core 32 (FIGS. 5 and 7).
次に2作用効果につき説明する。Next, two effects will be explained.
回転軸1及び2において1回転軸1を駆動軸。In rotating shafts 1 and 2, 1 rotating shaft 1 is the drive shaft.
回転軸2を従動軸とすると9回転軸1により回転軸2を
回転させ2両者にトルクが生じ2両軸1゜2間に設けた
弾性体10にねじれが発生する。When the rotating shaft 2 is used as a driven shaft, the rotating shaft 2 is rotated by the rotating shaft 1, and torque is generated in both the shafts 2 and 2, causing twisting in the elastic body 10 provided between the two shafts 1.degree.
そのため、第3図の状態から第4図の状態に。Therefore, the state shown in Fig. 3 changes to the state shown in Fig. 4.
回転角度θを生じ、検出コイル31.33と金属コア3
2.34との各間隙が変化し、前記のごとく検出コイル
31.33のインダクタンスが変化する。The rotation angle θ is generated, and the detection coil 31.33 and the metal core 3
2.34 changes, and the inductance of the detection coil 31.33 changes as described above.
このとき、前記のごとくセンサ部Jx、Jyは正相と逆
相の状態にあるため、その角度変位θと発振周波数の関
係は、第8図に示すごとく正相の出力fxについては曲
線Xで、逆相の出力ryについては曲線Yで表される。At this time, since the sensor parts Jx and Jy are in the positive phase and negative phase states as described above, the relationship between the angular displacement θ and the oscillation frequency is as shown by the curve X for the positive phase output fx as shown in Figure 8. , the reverse phase output ry is represented by a curve Y.
そして、この発振周波数の差(fx−fy)を出力とす
ると、上記関係は第9図に示す曲線Bのごとく表される
こととなる。そして、この曲線Bは正相又は逆相のみを
用いる場合に比して、はぼ2倍の出力変化を示す。即ち
、センサ部を正相と逆相の2系統配設して、出力させる
ことにより角度変位に対して大きな出力(発振周波数の
差)を得ることができ、より正確な測定を行うことがで
きる。If this oscillation frequency difference (fx-fy) is used as an output, the above relationship will be expressed as a curve B shown in FIG. This curve B shows an output change that is approximately twice that of the case where only the positive phase or negative phase is used. In other words, by arranging the sensor section in two systems, one in positive phase and one in reverse phase, and outputting it, it is possible to obtain a large output (difference in oscillation frequency) for angular displacement, making it possible to perform more accurate measurements. .
ここで、上記回転から出力までの信号伝達に関して、金
属コア32を用いたJxの系統につき説明すると次のよ
うである。Here, regarding the signal transmission from the rotation to the output, the Jx system using the metal core 32 will be explained as follows.
即ち、前記のごとく、金属コア32のコア部321が、
検出コイル31の空洞部313内を進退(左右に出入り
)すると、金属コア32中に生ずる渦電流が変化し検出
コイル31のインダクタンスが変化する。これに伴い、
センサ部Jxと結合したLC直列回路Kxの共振周波数
が変化する。That is, as described above, the core portion 321 of the metal core 32 is
When the detection coil 31 moves back and forth (moves in and out to the left and right) within the cavity 313, the eddy current generated in the metal core 32 changes, and the inductance of the detection coil 31 changes. Along with this,
The resonant frequency of the LC series circuit Kx coupled to the sensor section Jx changes.
その変化に伴い検出部Lxにおける発振周波数が変化し
第7図に示す回路により、出力fxとして取り出される
。With this change, the oscillation frequency in the detection section Lx changes and is extracted as an output fx by the circuit shown in FIG.
なお、上記において検出部Lxにおいては、入力コイル
65と出力コイル75とによって、上記ソレノイドコイ
ル50.51からの出力信号をギャッチし、前記のごと
く波形整形回路Nxへ出力する。波形整形回路からの出
力fxは1周波数電圧変換器等の周知の手段により電圧
信号として出力する。In the detection section Lx described above, the input coil 65 and the output coil 75 catch the output signal from the solenoid coil 50, 51, and output it to the waveform shaping circuit Nx as described above. The output fx from the waveform shaping circuit is outputted as a voltage signal by well-known means such as a one-frequency voltage converter.
しかして 検出コイルにおけるインダクタンスの変化量
はトルク量に対応するため3発振周波数の変化量から7
印力■トルクを検出することができる。Therefore, since the amount of change in inductance in the detection coil corresponds to the amount of torque, it is calculated from the amount of change in 3 oscillation frequencies to 7.
Impression force ■Torque can be detected.
本例は、上記JxとJyの2系統を前記のごとく組み合
わせることによって、前記第8図、第9図に示したごと
く、検出精度を向上させている。In this example, by combining the two systems Jx and Jy as described above, the detection accuracy is improved as shown in FIGS. 8 and 9.
また9本例によれば、空洞部を有する検出コイル31と
、該空洞部内を移動する前記金属コア32とによりセン
サ部Jxを構成しており、磁性体のコアを用いていない
ので、検出回路を流れる電流は金属コア32の幾何学的
位置によってのみ定まり、温度特性に優れたトルク検出
装置を提供できる。Further, according to this example, the sensor section Jx is constituted by the detection coil 31 having a cavity and the metal core 32 that moves within the cavity, and since no magnetic core is used, the detection circuit The current flowing through the metal core 32 is determined only by the geometrical position of the metal core 32, and a torque detection device with excellent temperature characteristics can be provided.
また 検出コイル31ばボビンを有しないので検出コイ
ル31と金属コア32との間隙を極力小さくすることが
でき、上記インダクタンスの変化率が大きくなり、検出
感度が向」二する。また、金属コア32は、ネジ部32
5により位置調整ができ、零点調整が容易である。これ
らのことは、検出コイル33.金属コア34の組合わせ
についても同様である。Furthermore, since the detection coil 31 does not have a bobbin, the gap between the detection coil 31 and the metal core 32 can be made as small as possible, and the rate of change of the inductance increases, which improves the detection sensitivity. Further, the metal core 32 has a threaded portion 32
5 allows for position adjustment and easy zero point adjustment. These things are the detection coil 33. The same applies to the combination of metal cores 34.
また、上記インダクタンス変化は2非接触状態で回転軸
外へ取り出すことができるので、検出精度及び感度に優
れている。また、共振回路から検出部への信号伝達はソ
レノイドコイルによっているので、S/N比が高く、ま
た検出部の励磁コイルのパワーを少なくすることができ
る。Further, since the above-mentioned inductance change can be extracted outside the rotating shaft in a non-contact state, detection accuracy and sensitivity are excellent. Furthermore, since the signal is transmitted from the resonant circuit to the detection section by the solenoid coil, the S/N ratio is high and the power of the excitation coil of the detection section can be reduced.
以上のごとく1本例によれば温度特性、感度及び精度に
優れた。トルク検出装置を得ることができる。As described above, this example has excellent temperature characteristics, sensitivity, and accuracy. A torque detection device can be obtained.
第2実施例
本例は、第1実施例における金属コアの形状を変えたも
のである。これを第10図〜第13図を用いて説明する
。Second Embodiment In this embodiment, the shape of the metal core in the first embodiment is changed. This will be explained using FIGS. 10 to 13.
即ち2本例において、第10図に示す金属コア38は、
中央部に設けた最大径部としてのコア部381と2両端
の小径部382,382と、これらの間を凹状曲面で連
結している曲面部383゜383とより構成されている
。該金属コア38ば。That is, in the two examples, the metal core 38 shown in FIG.
It is composed of a core part 381 as a maximum diameter part provided in the center, small diameter parts 382, 382 at both ends, and a curved surface part 383° 383 connecting these with a concave curved surface. The metal core 38.
前記検出コイル31と一組をなす。It forms a pair with the detection coil 31.
また、第11図に示す金属コア19は2両端部に設けた
最大径部391,392と両者間に設けた小径部393
と、これらの間を凸状曲面で連結している曲面部394
,395より構成されている。該金属コア39は、前記
検出コイル33と一組をなす。In addition, the metal core 19 shown in FIG.
and a curved surface portion 394 connecting these with a convex curved surface.
, 395. The metal core 39 forms a pair with the detection coil 33.
これらを、第1実施例の装置に装着して測定した場合、
第12図に示すごとく、金属コア38からは直線Z1が
、金属コア39からは直線Z2の発振周波数が出力され
る。そこで、第1実施例と同様に、 1:2l−22
)の差を取ると、第13図に示すごとく角度変位に対し
て大きな出力Z3を得ることができ、精度が向上する。When these were attached to the device of the first embodiment and measured,
As shown in FIG. 12, the oscillation frequency of a straight line Z1 is output from the metal core 38, and the oscillation frequency of a straight line Z2 is output from the metal core 39. Therefore, as in the first embodiment, 1:2l-22
), it is possible to obtain a large output Z3 with respect to the angular displacement, as shown in FIG. 13, and the accuracy is improved.
本例の金属コア38.39における角度変位に対する発
振周波数(第12図、第13図)は、前記金属コア32
.34のそれ(第8図、第9図)に比して直線状である
。かかる出力状態は1木例の金属コア38が前記凹状の
曲面部383を、金属コア39が凸状の曲面部394,
395を有することによる。The oscillation frequency (FIGS. 12 and 13) with respect to the angular displacement in the metal core 38 and 39 of this example is as follows.
.. It is straighter than that of No. 34 (FIGS. 8 and 9). This output state is such that the metal core 38 of the wooden example covers the concave curved surface portion 383, the metal core 39 covers the convex curved surface portion 394,
By having 395.
第3実施例
本例は、第1実施例に示したトルク検出装置につき、そ
の各要素の具体的配設例を示すものである。これを、第
14図〜第17図を用いて説明する。Third Embodiment This embodiment shows a specific example of the arrangement of each element of the torque detection device shown in the first embodiment. This will be explained using FIGS. 14 to 17.
即ち 本例装置は、第14図に示すごとく、駆動軸とし
ての回転軸1と該回転軸1に固定した軸側ボビン15と
2従動軸としての回転軸2(第15図)を設けたロータ
22と、上記軸側ボビン15とロータ22との間に設け
た検出コイル33と金属コア34等とよりなる。That is, as shown in FIG. 14, the device of this example has a rotor provided with a rotating shaft 1 as a driving shaft, a shaft-side bobbin 15 and 2 fixed to the rotating shaft 1, and a rotating shaft 2 as a driven shaft (FIG. 15). 22, a detection coil 33 provided between the shaft-side bobbin 15 and the rotor 22, a metal core 34, and the like.
また、上記軸側ボビン15には、前記LC直列回路にχ
、Kyにおけるソレノイドコイル5051をそれぞれ巻
回すると共に、コンデンサ59゜59を固定する。上記
ソレノイドコイル50,51には、前記入力コイル65
.出力コイル75を対向配置する(第14図、前記第6
図参照)。Further, the shaft-side bobbin 15 has a χ
, Ky are wound, and the capacitors 59 and 59 are fixed. The solenoid coils 50 and 51 include the input coil 65.
.. Output coils 75 are arranged facing each other (Fig. 14, the sixth
(see figure).
また、検出コイルと金属コアについては、第16図〜第
18図に示すごとく、軸側ポビン15に設けた固定具1
6に検出コイル31.33を、ロータ22側に設けた固
定枠25に金属コア32゜34を配設している。検出コ
イル31.33は前記第1図、第2図に示すごとく、固
定具16の貫通孔161内に装着する。Regarding the detection coil and the metal core, as shown in FIGS.
Detection coils 31 and 33 are disposed at 6, and metal cores 32 and 34 are disposed on a fixed frame 25 provided on the rotor 22 side. The detection coils 31, 33 are installed in the through hole 161 of the fixture 16, as shown in FIGS. 1 and 2 above.
金属コア34は、第14図に示すごとく、そのシャフト
343の両端を固定枠25に移動可能に支承する。シャ
フト343の一端は、固定枠25に螺着されている。そ
れ故、零点調整のための位置調整は、シャフト343の
ネジ頭347を回動して、金属コア34を左右に移動さ
せることにより行う。金属コア32についても同様であ
る。As shown in FIG. 14, the metal core 34 has both ends of its shaft 343 movably supported by the fixed frame 25. One end of the shaft 343 is screwed onto the fixed frame 25. Therefore, the position adjustment for zero point adjustment is performed by rotating the screw head 347 of the shaft 343 and moving the metal core 34 from side to side. The same applies to the metal core 32.
また9回転軸1と回転軸2との間には、第15図、第1
7図に示すごとく1弾性体としてのり−フスプリング1
01を介設する。該回転軸2の切欠穴26内には、最大
回転角度が6度を越えないように1回転軸lとの間にス
トッパー24を配設する。また、前記ロータ22はリテ
ーナ23を介して回転軸2に連結する。また、ロータ2
2と回転軸1との間にはロータヘアリング221を介設
する。In addition, between the rotating shaft 1 and the rotating shaft 2, there is a
As shown in Figure 7, a glue spring 1 is used as an elastic body.
Interpose 01. A stopper 24 is disposed in the cutout hole 26 of the rotating shaft 2 between it and the rotating shaft 1 so that the maximum rotation angle does not exceed 6 degrees. Furthermore, the rotor 22 is connected to the rotating shaft 2 via a retainer 23. Also, rotor 2
A rotor hair ring 221 is interposed between 2 and the rotating shaft 1.
しかして2回転軸1と2の間に回転トルクが生じたとき
には、前記実施例にて詳説したごとく検出コイル31.
33と金属コア32.34との間に位置変化が生じ1回
転トルクを検出することができる。When rotational torque is generated between the two rotating shafts 1 and 2, the detection coil 31.
A positional change occurs between the metal cores 32 and 33 and the metal cores 32 and 34, and one rotation torque can be detected.
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の第1実施例を示し、第1
図及び第2図はセンサ部の展開斜視図。
第3図及び第4図は検出コイルの回転角度差を示す説明
図、第5図はトルク検出装置の概念図、第6図は検出部
の配設図、第7図は発振回路図、第8図及び第9図は角
度変位と発振周波数又は発振周波数の差の関係を示す線
図、第10図〜第13図は第2実施例を示し、第10図
及び第11図は金属コア及び検出コイルの側面図、第1
2図及び第13図は角度変位と発振周波数又は発振周波
数の差の関係を示す線図、第14図〜第17図は第3実
施例のトルク検出装置を示し、第14図はその斜視図、
第15図はその断面図、第16図は第15図のF−F線
矢視断面図、第17図は第15図のG−G線矢視要部断
面図、第18図及び第19図は金属コアの説明図、第2
0図は検出コイルの説明図、第21図及び第22図は金
属コアの寸法と感度との関係を示す線回、第23図及び
第24図は従来例のトルク検出装置を示す概念図である
。
1.2・・・回転軸。
10・・・弾性体。
101・・・リーフスプリング。
31.33・・・検出コイル。
32.34.、、金属コア。
321.341,342・・・コア部
50.51・・・ソレノイドコイル
59・・・コンデンサ
65・・・入力コイル。
75・・・出力コイル
Jx、Jy、、、センサ部
Kx Kyoo、LC直列回路
Lx Ly、、、検出部
Nx、Ny、、、波形整形回路。[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIGS. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention.
2 and 2 are exploded perspective views of the sensor section. 3 and 4 are explanatory diagrams showing the rotation angle difference of the detection coil, FIG. 5 is a conceptual diagram of the torque detection device, FIG. 6 is a layout diagram of the detection section, FIG. 7 is an oscillation circuit diagram, and FIG. 8 and 9 are diagrams showing the relationship between angular displacement and oscillation frequency or difference in oscillation frequency, FIGS. 10 to 13 show the second embodiment, and FIGS. Side view of detection coil, first
2 and 13 are diagrams showing the relationship between angular displacement and oscillation frequency or difference in oscillation frequency, FIGS. 14 to 17 show the torque detection device of the third embodiment, and FIG. 14 is a perspective view thereof. ,
15 is a sectional view thereof, FIG. 16 is a sectional view taken along the line FF in FIG. 15, FIG. 17 is a sectional view of the main part taken along the line GG in FIG. The figure is an explanatory diagram of the metal core, the second
Figure 0 is an explanatory diagram of the detection coil, Figures 21 and 22 are wire circuits showing the relationship between the dimensions of the metal core and sensitivity, and Figures 23 and 24 are conceptual diagrams showing a conventional torque detection device. be. 1.2...Rotation axis. 10...Elastic body. 101...leaf spring. 31.33...Detection coil. 32.34. ,,metal core. 321.341,342... Core portion 50.51... Solenoid coil 59... Capacitor 65... Input coil. 75... Output coils Jx, Jy, . . . Sensor section Kx Kyoo, LC series circuit Lx Ly, . . . Detection section Nx, Ny, . . . Waveform shaping circuit.
Claims (1)
環状の検出コイルを配設すると共に強磁性を有しない金
属コアを配設し、回転軸がトルクを受けて捩じれたとき
、上記金属コアが上記検出コイルの空洞部内を進退して
回転角度差に対応して検出コイルのインダクタンスが変
化するようになし、 かつ上記検出コイル及び金属コアは2組配設し、また一
方の金属コアは1つのコア部を有し、他方の金属コアは
2つのコア部を有してなり、 またコンデンサと回転軸に巻回したソレノイドコイルと
を直列に接続して前記回転軸上に固着すると共に上記検
出コイル、コンデンサ及びソレノイドコイルを直列に接
続して共振回路を構成し、また、磁心とこれに巻回した
コイルとからなる入力コイル及び出力コイルを1組とす
る検出部を設け、該検出部の入力コイルと出力コイルと
は前記回転軸の両側に前記ソレノイドコイルに対向して
空隙をもってそれぞれ配置し、 上記共振回路と検出部とにより上記共振回路の共振周波
数により発振する発振回路を構成し、トルクに対応する
回転角度差を発振周波数の変化として検出することを特
徴とする回転軸のトルク検出装置。(1) An annular detection coil without a bobbin is arranged on the rotating shaft that receives rotational torque, and a metal core that does not have ferromagnetism is arranged, and when the rotating shaft is twisted by the torque, the metal core moves back and forth within the cavity of the detection coil so that the inductance of the detection coil changes in response to the difference in rotation angle, and two sets of the detection coil and metal core are arranged, and one metal core has one metal core. The other metal core has two core parts, and a capacitor and a solenoid coil wound around the rotating shaft are connected in series and fixed on the rotating shaft, and the above-mentioned detection A coil, a capacitor, and a solenoid coil are connected in series to form a resonant circuit, and a detection unit is provided, which includes an input coil and an output coil each consisting of a magnetic core and a coil wound around the core. The input coil and the output coil are disposed on both sides of the rotating shaft, facing the solenoid coil, with a gap between them, and the resonant circuit and the detection section constitute an oscillation circuit that oscillates at the resonant frequency of the resonant circuit, and generates a torque. A torque detection device for a rotating shaft, characterized in that a rotation angle difference corresponding to the rotation angle is detected as a change in oscillation frequency.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10412889A JPH02281117A (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Torque detecting apparatus for rotary shaft |
US07/510,005 US5062306A (en) | 1989-04-20 | 1990-04-17 | Apparatus for detecting torque of rotating shaft |
DE69010378T DE69010378T2 (en) | 1989-04-20 | 1990-04-19 | Device for determining the torque of a rotating shaft. |
EP90107464A EP0393683B1 (en) | 1989-04-20 | 1990-04-19 | Apparatus for detecting torque of rotating shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10412889A JPH02281117A (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Torque detecting apparatus for rotary shaft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02281117A true JPH02281117A (en) | 1990-11-16 |
Family
ID=14372479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10412889A Pending JPH02281117A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-24 | Torque detecting apparatus for rotary shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02281117A (en) |
-
1989
- 1989-04-24 JP JP10412889A patent/JPH02281117A/en active Pending
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