JPH03140831A - Angle-of-torsion detector and torque sensor - Google Patents

Angle-of-torsion detector and torque sensor

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JPH03140831A
JPH03140831A JP1279345A JP27934589A JPH03140831A JP H03140831 A JPH03140831 A JP H03140831A JP 1279345 A JP1279345 A JP 1279345A JP 27934589 A JP27934589 A JP 27934589A JP H03140831 A JPH03140831 A JP H03140831A
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JP
Japan
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torsion
encoder
torsion bar
encoders
angle
Prior art date
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Application number
JP1279345A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Okuya
奥谷 憲男
Koichi Nakazawa
中沢 弘一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03140831A publication Critical patent/JPH03140831A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general

Abstract

PURPOSE:To detect the angle of torsion of a shaft to be measured with high accuracy by providing a pair of optical encoders on the same axis so as to provide a proper interval therebetween in the axial direction and inserting the shaft to be measured in the axial direction to fix the same to the rotary parts of the encoders. CONSTITUTION:Optical encoders 3, 4 are fixed to the support end plates 2 provided on both end parts of a main body case 1 on the same axis at a predetermined interval. A torsion bar 5 is inserted through the encoders 3, 4 at the axial core positions thereof to be fixed thereto. The detection signals from the encoders 3, 4 are inputted to an angle-of-torsion operation circuit and the angle-of-torsion of the torsion bar 5 between both encoders 3, 4 is operated and the operation result is inputted to a torque operation circuit and a torque value is operated from the angle of torsion and the torsional rigidity of the selected torsion bar 5 to be outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はねしれ角検出装置及びトルクセンサに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a torsion angle detection device and a torque sensor.

(従来の技術) 従来、トルクセンサとしては、トーションバーに歪ゲー
ジを貼着し、トーションバーの歪みによる抵抗値変化か
らトルク値を演算するようにしたものが一般的に知られ
ている。
(Prior Art) Conventionally, a commonly known torque sensor is one in which a strain gauge is attached to a torsion bar and a torque value is calculated from a change in resistance value due to distortion of the torsion bar.

又、トーションバーの両側部に一対の外歯歯車を固定し
、その外周に近接して内歯歯車を配置するとともにそれ
らの間に磁気回路を形成し、両歯車の歯の位相差を検出
コイルにて検出し、その位相差からトルク値を演算する
ようにした磁気位相差方式のトルクセンサも提案されて
いる。
In addition, a pair of external gears are fixed to both sides of the torsion bar, and an internal gear is placed close to the outer periphery of the external gear, and a magnetic circuit is formed between them, and a coil is used to detect the phase difference between the teeth of both gears. A magnetic phase difference type torque sensor has also been proposed, in which a torque value is calculated from the phase difference detected by the torque sensor.

(発明が解決しようとする課題) ところが、上記歪ゲージ方式では、あるトーションバー
を用いて最大測定値を5kgmとした場合、最小分解能
が0.5kgm程度と粗く、誤差は1%程度あり、応答
性は2.5kHz程度と遅いため、高精度で高速応答性
のトルクセンサを構成することはできないという問題が
あった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the strain gauge method described above, when the maximum measured value is 5 kgm using a certain torsion bar, the minimum resolution is coarse at about 0.5 kgm, the error is about 1%, and the response is Since the frequency is as slow as about 2.5 kHz, there is a problem in that it is impossible to construct a torque sensor with high precision and high speed response.

また、磁気位相差方式のトルクセンサにおいては、同じ
(最大測定値が5kgmの場合、最小分解能はO,1k
gm、誤差は0.1%、応答性も20kHz程度まで向
上するが、さらに高精度で高速応答性のあるトルクセン
サを得ることはできず、又1回転当たりの検出信号の出
力密度が歯車の歯数にて制限を受け、トルク変化を精細
に検出することができず、さらに低速回転の場合には安
定した検出信号が得られず、これに対処するためには内
歯歯車の駆動手段が必要になり、構成が複雑になるとい
う問題があった。
In addition, for magnetic phase difference torque sensors, the same (when the maximum measured value is 5 kgm, the minimum resolution is O, 1k
gm, the error is 0.1%, and the response is improved to about 20kHz, but it is not possible to obtain a torque sensor with even higher precision and faster response, and the output density of the detection signal per revolution is lower than that of the gear. Limited by the number of teeth, it is not possible to accurately detect torque changes, and furthermore, stable detection signals cannot be obtained in the case of low speed rotation. There was a problem in that the configuration was complicated.

又、同様の構成の被測定軸のねじれ角検出装置において
も同様の問題があった。
Further, a similar problem occurs in a torsion angle detecting device for a shaft to be measured having a similar configuration.

本発明は上記従来の問題点に鑑み、高精度で高速応答性
のある検出が可能でかつ検出を精細に行うことができる
ねじれ角検出装置及びトルクセンサを提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a torsion angle detection device and a torque sensor that are capable of high-accuracy, high-speed responsive detection, and precise detection.

(課題を解決するための手段) 本発明のねしれ角検出装置は、軸心方向に適当4〜 間隔を設けて同−軸心上番こ一対の光学式エンコーダを
配置するとともに、その軸心位置に被測定軸を挿通して
各エンコーダの回転部に固定したことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The torsion angle detecting device of the present invention has a pair of optical encoders disposed on the same axis at an appropriate interval of 4 to 4 mm in the axial direction, and It is characterized in that the shaft to be measured is inserted through the position and fixed to the rotating part of each encoder.

又、本発明のトルクセンサは、前記被測定軸に代えてト
ーションバーを用いるとともに、各エンコーダからの検
出信号に基づいてエンコーダ間でのねじれ角を演算する
手段とねじれ角からトルク値を演算する手段とを設けた
ことを特徴とする。
Further, the torque sensor of the present invention uses a torsion bar in place of the shaft to be measured, and also includes means for calculating a torsion angle between encoders based on detection signals from each encoder, and a means for calculating a torque value from the torsion angle. It is characterized by providing means.

又、各エンコーダにトーションバーを着脱可能に固定す
る手段を設け、トルク値演算手段にトーションバーの種
類を入力する手段を設けてトーションバーを交換できる
ようにするのが好ましい。
It is also preferable that each encoder is provided with means for removably fixing the torsion bar, and that the torque value calculation means is provided with means for inputting the type of torsion bar so that the torsion bar can be replaced.

又、ねじれ角を演算する手段は、各エンコーダから出力
されるパルス信号をカウントするカウンタ及びパルス信
号間において経過時間とパルス信号の周期から補間演算
を行う手段と、前記カウンタ及び補間演算手段の信号に
基づいて位置を演算する手段と、各エンコーダの位置演
算手段からの出力信号が入力されるねじれ演算手段にて
構成することができる。
Further, the means for calculating the torsion angle includes a counter that counts the pulse signals output from each encoder, a means for performing interpolation calculation between the pulse signals from the elapsed time and the period of the pulse signal, and a signal of the counter and the interpolation calculation means. , and a torsion calculation means to which output signals from the position calculation means of each encoder are input.

(作 用) 本発明のねじれ角検出装置によれば、高分解能で高速応
答性の光学式エンコーダを用いることにより各エンコー
ダによる検出位置の差から被測定軸のねじれ角を高精度
にかつ高速応答性をもって検出することができる。また
、被測定軸が停止していても高速回転していても確実に
検出できるとともにエンコーダのコード板のスリット数
は歯車の場合に比して格段に多くでき、1回転当たりの
出力密度も高く、精細な検出が可能である。
(Function) According to the torsion angle detection device of the present invention, by using an optical encoder with high resolution and high speed response, the torsion angle of the measured shaft can be determined with high precision and high speed response from the difference in detection position by each encoder. It can be detected with In addition, it is possible to reliably detect whether the axis to be measured is stationary or rotating at high speed, and the number of slits in the code plate of the encoder can be much larger than in the case of gears, and the output density per revolution is high. , precise detection is possible.

又、本発明のトルクセンサによると、同様に検出された
ねじれ角とトーションバーのねじり剛性からトルク値が
演算されて出力され、高精度で高速応答性を有するトル
クセンサが得られる。
Further, according to the torque sensor of the present invention, a torque value is calculated and output from the similarly detected torsion angle and the torsional rigidity of the torsion bar, and a torque sensor having high accuracy and high speed response can be obtained.

また、トーションバーを交換できるようにすることによ
って広範囲のトルクを精度良く検出することができる。
Furthermore, by allowing the torsion bar to be replaced, a wide range of torque can be detected with high accuracy.

さらに、測定系が定速又は速度変化が緩やかで安定して
回転する系である場合には、エンコーダから出力される
パルス信号をカウントするとともに、パルス信号間は時
分割して位置検出することにより、簡単な回路構成にて
高精度の検出が可能となる。
Furthermore, if the measurement system is a system that rotates stably at a constant speed or with slow speed changes, it is possible to count the pulse signals output from the encoder and perform position detection in time division between the pulse signals. , high-precision detection is possible with a simple circuit configuration.

(実施例) 以下、本発明をトルクセンサに適用した一実施例を第1
図〜第5図を参照しながら説明する。
(Example) Hereinafter, a first example in which the present invention is applied to a torque sensor will be described.
This will be explained with reference to FIGS.

まず、第1図によりトルクセンサの全体構成を説明する
と、1は本体ケースで、その両端に支持端板2が装着さ
れている。3.4は、本体ケース1内の両端部に同一軸
心上に位置するように配設された第1と第2の光学式の
エンコーダ3.4であり、支持端板2に適宜取付手段に
て固定されている。これらエンコーダ3.4の軸心位置
にトーションバー5が挿通されて固定されている。
First, the overall structure of the torque sensor will be described with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 denotes a main body case, and support end plates 2 are attached to both ends of the main body case. 3.4 are first and second optical encoders 3.4 disposed on both ends of the main body case 1 so as to be located on the same axis, and suitable mounting means are attached to the support end plate 2. It is fixed at . A torsion bar 5 is inserted and fixed at the axial center position of these encoders 3.4.

次に、第1のエンコーダ3の構成を第2図により説明す
る。尚、第2のエンコーダ4も同一〇)構成である。6
は、トーションバー5に外嵌する中空回転軸であり、そ
の外周にコード板7の支持フランジ6aが設けられてい
る。この支持フランジ6aの一面の受は面にコード板7
の内周部が当接されて固着されている。中空回転軸6は
一対の玉軸受8を介して環状板から成る支持部材9にて
回転自在に支持されている。支持部材9にはコード板7
0回転位置を検出する検出ヘッド10が配設されている
。この検出ヘッド10は、レーザ光源からコード板7に
レーザ光を照射し、コート板7に規則的に形成されたス
リットにより生じたフラウンホーファ回折像の明暗縞を
スリットを介して光検出器に照射し、その光検出器から
の検出信号に基づいてスリット間隔に対応した矩形波の
検出信号が出力されるように構成されている。8aは、
軸受8の固定ナツトであり、中空回転軸6の外周に螺合
されている。9aは、コード板7及び検出器lOを覆う
カバーであり、外周部が支持部材9の外周に固定されて
いる。
Next, the configuration of the first encoder 3 will be explained with reference to FIG. Note that the second encoder 4 also has the same configuration. 6
is a hollow rotary shaft that is fitted onto the torsion bar 5, and a support flange 6a for the cord plate 7 is provided on the outer periphery of the shaft. The support flange 6a has a code plate 7 on its surface.
The inner periphery of the two is abutted and fixed. The hollow rotating shaft 6 is rotatably supported by a support member 9 made of an annular plate via a pair of ball bearings 8. A code plate 7 is attached to the support member 9.
A detection head 10 is provided to detect the 0 rotation position. This detection head 10 irradiates the code plate 7 with laser light from a laser light source, and irradiates the photodetector with bright and dark fringes of a Fraunhofer diffraction image generated by slits regularly formed in the coat plate 7 through the slits. , is configured to output a rectangular wave detection signal corresponding to the slit interval based on the detection signal from the photodetector. 8a is
This is a fixing nut for the bearing 8, and is screwed onto the outer periphery of the hollow rotating shaft 6. Reference numeral 9a denotes a cover that covers the code plate 7 and the detector IO, and its outer circumference is fixed to the outer circumference of the support member 9.

11はトーションバー5の外周面と中空回転軸6の内周
面の間に介装され、トーションバー5を軸心調整可能に
中空回転軸6に固定する固定手段であり、締結ボルト1
3にて互いに引き寄せられ一 る一対のクサビ状スリーブ12a、12bと、これらク
サビ状スリーブ12a、12bの内周に係合する山形ス
リーブ14と、外周に係合する山形スリーブ15から成
るクランプ手段にて構成されている。外周の山形スリー
ブ15は軸心方向中央位置で2分割され、調整用デイス
タンスピース16が介装されている。
A fixing means 11 is interposed between the outer circumferential surface of the torsion bar 5 and the inner circumferential surface of the hollow rotating shaft 6, and fixes the torsion bar 5 to the hollow rotating shaft 6 in an adjustable manner.
3, a pair of wedge-shaped sleeves 12a, 12b drawn together at 3, an angled sleeve 14 that engages with the inner periphery of these wedge-shaped sleeves 12a, 12b, and an angled sleeve 15 that engages with the outer periphery of the wedge-shaped sleeves 12a, 12b. It is composed of The outer periphery of the chevron-shaped sleeve 15 is divided into two parts at the central position in the axial direction, and an adjustment distance piece 16 is interposed therebetween.

第1と第2のエンコーダ3.4からの検出信号は、第3
図に示すように、ねじれ角演算回路21に入力され、両
エンコーダ3.4間におけるトーションバー5のねじれ
角を演算され、その結果がトルク値演算回路22に入力
されている。又、トルク値演算回路22には、トーショ
ンバー選択回路23からの信号が入力されている。即ち
、第4図(a) 〜(C)に示すように、例えば1kg
m用、10kgm用、100kgm用等、検出すべきト
ルクの大きさに応じて設計された複数種類のトーション
バー5a〜5cから適当なトーションバー5を選択して
エンコーダ3.4に挿通・固定するように構成され、そ
の選択したトーションバーの種類を特定する信号がトル
ク値演算回路22に人力されている。トルク値演算回路
22では、ねじれ角と選択されたトーションバー5のね
じり剛性からトルク値が演算されて出力される。
The detection signals from the first and second encoders 3.4 are
As shown in the figure, the torsion angle calculation circuit 21 calculates the torsion angle of the torsion bar 5 between the encoders 3 and 4, and the result is input to the torque value calculation circuit 22. Further, a signal from a torsion bar selection circuit 23 is input to the torque value calculation circuit 22 . That is, as shown in FIGS. 4(a) to (C), for example, 1 kg
An appropriate torsion bar 5 is selected from among multiple types of torsion bars 5a to 5c designed according to the magnitude of the torque to be detected, such as for m, 10kgm, and 100kgm, and is inserted and fixed to the encoder 3.4. A signal specifying the type of the selected torsion bar is manually input to the torque value calculation circuit 22. The torque value calculation circuit 22 calculates a torque value from the torsion angle and the torsional rigidity of the selected torsion bar 5 and outputs it.

ねじれ角演算回路21の構成を第5図により説明すると
、第1、第2のエンコーダ3.4から出力された矩形波
の検出信号がカウンタ25.26と時間測定部27.2
8に入力されている。カウンタ25.26は検出信号の
パルス数をカウントし、位置演算部31.32に入力し
ている。一方、時間演算部27.28では、検出信号の
周期Tと基準となる位相を検出してからの経過時間Aを
測定して補間演算部29.30に入力し、補間演算部2
9.30では、周期Tと経過時間AからA/Tを演算し
て位置演算部31.32に入力している。位置演算部3
1.32では、カウンタ25.26からの信号によりス
リットピッチ毎の位置を検出し、補間演算部29.30
から信号によりスリットピッチ内における位置を検出す
る。これら位置演算部31.32による演算結果はねじ
れ演算部33に入力され、このねじれ演算部33にて両
エンコーダ3.4により検出された位置の差からねじれ
角が演算されて出力される。
The configuration of the torsion angle calculation circuit 21 will be explained with reference to FIG.
8 is entered. Counters 25 and 26 count the number of pulses of the detection signal and input it to position calculation units 31 and 32. On the other hand, the time calculation units 27.28 measure the period T of the detection signal and the elapsed time A after detecting the reference phase and input them to the interpolation calculation unit 29.30.
At 9.30, A/T is calculated from the period T and the elapsed time A and inputted to the position calculation section 31.32. Position calculation section 3
1.32, the position for each slit pitch is detected by the signal from the counter 25.26, and the interpolation calculation unit 29.30
The position within the slit pitch is detected by the signal from. The calculation results from these position calculation sections 31, 32 are input to a twist calculation section 33, which calculates a twist angle from the difference in position detected by both encoders 3.4 and outputs the result.

次に、トルク測定の動作を説明する。測定しようとする
トルクの大体の大きさに合わせてトーションバ−5を選
択し、トルクセンサの各エンコーダ3.4に挿通して固
定する。その際、トーションバー5を各エンコーダ3.
4の中空回転軸6内に挿通するとともに、締結ボルト1
3を緩めた状態の固定手段11を中空回転軸6の内周面
とトーションバー5の外周面の間に介装し、トーション
バ−5と中空回転軸6の軸心が一致するように調整しな
がら締結ボルト13を締め付けてトーションバー5を各
エンコーダ3.4に固定する。又、選択したトーション
バー5の種類を適宜入力手段にてトーションバー選択回
路23に入力する。尚、トーションバー5の両端はそれ
ぞれトルクを測定すべき回転系に連結される。
Next, the operation of torque measurement will be explained. A torsion bar 5 is selected according to the approximate magnitude of the torque to be measured, and is inserted and fixed into each encoder 3.4 of the torque sensor. At that time, the torsion bar 5 is connected to each encoder 3.
The fastening bolt 1 is inserted into the hollow rotating shaft 6 of 4.
3 is loosened, the fixing means 11 is interposed between the inner circumferential surface of the hollow rotating shaft 6 and the outer circumferential surface of the torsion bar 5, and adjustment is made so that the axes of the torsion bar 5 and the hollow rotating shaft 6 coincide. while tightening the fastening bolts 13 to fix the torsion bar 5 to each encoder 3.4. Further, the type of the selected torsion bar 5 is input to the torsion bar selection circuit 23 using an appropriate input means. Note that both ends of the torsion bar 5 are connected to a rotating system whose torque is to be measured.

以上の設定を行った後、回転系が駆動されると、そのト
ルクがトーションバー5に作用し、トーションバー5に
そのトルクに応じたねじれが発生する。すると、このト
ーションバー5のねじれに応じて第1と第2のエンコー
ダ3.4による検出位置に差が生じるため、その検出位
置の差からねじれ力演算回路21にてトーションバーの
ねじれ角を演算することができる。このねじれ角の演算
に際して、回転系が定速又は回転速度の変化が緩やかで
、かつ安定した回転状態が維持されている場合には、コ
ード板7の各スリットピッチ内では高い精度で等速移動
していると見なすことができるので、第5図に示すよう
な回路構成のねじれ力演算回路21によりスリットピッ
チ内での位置検出を時間分割によって行っても高精度の
位置検出が可能である。また、スリット透過光による検
出信号の波形精度が悪くても、その影響を受けずに高精
度の位置検出が可能である。そのため、簡単な回路構成
で応答性良く高精度の位置検出が可能となる。こうして
演算されたねじれ角からトルク値演算回路22にてトル
クが演算され、そのトルク値が出力される。
After the above settings are made, when the rotation system is driven, the torque acts on the torsion bar 5, causing the torsion bar 5 to twist in accordance with the torque. Then, a difference occurs between the detection positions by the first and second encoders 3.4 in accordance with the torsion of the torsion bar 5, so the torsion force calculation circuit 21 calculates the torsion angle of the torsion bar from the difference in detection positions. can do. When calculating this torsion angle, if the rotating system has a constant speed or a slow change in rotational speed, and a stable rotational state is maintained, the code plate 7 moves at a constant speed within each slit pitch with high accuracy. Therefore, even if position detection within the slit pitch is performed by time division using the torsion force calculation circuit 21 having the circuit configuration as shown in FIG. 5, highly accurate position detection is possible. Further, even if the waveform accuracy of the detection signal due to the light transmitted through the slit is poor, highly accurate position detection is possible without being affected by it. Therefore, highly responsive and highly accurate position detection is possible with a simple circuit configuration. A torque value calculation circuit 22 calculates torque from the torsion angle calculated in this way, and outputs the torque value.

11〜 以上のような光学式エンコーダ3.4を用いたトルクセ
ンサにおいては、1回転当たりの出力パルス数が3万パ
ルス程度の光学式エンコーダを用いると、従来例で例示
したものと同じトーションバーを用いて最大測定値を5
kgmとした場合に、最小分解能が0.04kgm、誤
差が0.01%、応答性が30〜300kHzの高精度
で高速応答のトルクセンサを得ることができる。
11~ In a torque sensor using an optical encoder 3.4 as described above, if an optical encoder with an output pulse number of about 30,000 pulses per revolution is used, the same torsion bar as the conventional example is used. The maximum measured value is 5 using
kgm, it is possible to obtain a highly accurate and fast-responsive torque sensor with a minimum resolution of 0.04 kgm, an error of 0.01%, and a response of 30 to 300 kHz.

尚、上記実施例では、ねじれ力演算回路として、スリッ
トピッチ内の位置検出を等速移動と見なして時間分割に
て行う例を示したが、検出波形の位相分割等によって位
置検出するようにしてもよいことはいうまでもなく、そ
の場合は回転が停止している場合や低速回転でかつ不安
定な回転状態のときにも精細に精度の良いトルク検出が
可能である。
In the above embodiment, the torsion force calculation circuit assumes that position detection within the slit pitch is a constant velocity movement and performs time division. It goes without saying that this is a good thing, and in that case, it is possible to detect torque with high precision even when the rotation is stopped or when the rotation is at low speed and in an unstable rotation state.

又、上記実施例では本発明をトルクセンサに適用した例
を示したが、トーションバーに代えて被測定軸を挿通・
固定するように構成することによって、ねじれ角検出装
置とすることもできる。
In addition, although the above embodiment shows an example in which the present invention is applied to a torque sensor, the shaft to be measured may be inserted through the torsion bar instead of the torsion bar.
By configuring it to be fixed, it can also be used as a torsion angle detection device.

2 (発明の効果) 本発明によれば、高分解能・高速応答性の光学式エンコ
ーダを用いることにより各エンコーダによる検出位置の
差から被測定軸のねじれ角を高精度にかつ高速応答性を
もって検出することができる。また、被測定軸が停止し
ていても高速回転していても確実に検出できるとともに
エンコーダのコード板のスリット数は歯車の場合に比し
て格段に多くでき、1回転当たりの出力密度も高く、精
細な検出が可能である。
2 (Effects of the Invention) According to the present invention, by using an optical encoder with high resolution and high speed response, the torsion angle of the shaft to be measured can be detected with high precision and high speed response from the difference in the detection position by each encoder. can do. In addition, it is possible to reliably detect whether the axis to be measured is stationary or rotating at high speed, and the number of slits in the code plate of the encoder can be much larger than in the case of gears, and the output density per rotation is high. , precise detection is possible.

又、本発明のトルクセンサによると、同様に検出された
ねじれ角とトーションバーのねしり剛性からトルク値が
演算されて出力され、高精度で高速応答性を有するトル
クセンサが得られる。
Further, according to the torque sensor of the present invention, a torque value is calculated and output from the torsion angle detected in the same manner and the torsional rigidity of the torsion bar, and a torque sensor having high accuracy and high speed response can be obtained.

また、トーションバーを交換できるようにすることによ
って広範囲のトルクを精度良く検出することができる。
Furthermore, by allowing the torsion bar to be replaced, a wide range of torque can be detected with high accuracy.

さらに、測定系が定速又は速度変化が小さくかつ安定し
て回転する系である場合には、エンコーダから出力され
るパルス信号をカウントするとともに、パルス信号間は
時分割して位置検出することにより、簡単な回路構成に
て高精度の検出が可能となる等、大なる効果を発揮する
Furthermore, if the measurement system is a system that rotates stably at a constant speed or with small speed changes, it is possible to count the pulse signals output from the encoder and perform time-division position detection between the pulse signals. , it has great effects, such as enabling high-precision detection with a simple circuit configuration.

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

第1図は本発明の一実施例におけるトルクセンサの全体
構成を示す縦断正面図、第2図は同トルクセンサに用い
られている光学式エンコーダの詳細構成を拡大断面正面
図、第3図は同トルクセンサの信号処理回路のブロック
図、第4図(a)〜(C)は交換用の各種トーションバ
ーの正面図、第5図はねじれ力演算回路のブロック図で
ある。 29. 31、 3 0 2 一−−−−−−−−補間演算部 位置演算部 ねじれ演算部
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing the overall configuration of a torque sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional front view showing the detailed configuration of an optical encoder used in the torque sensor, and FIG. A block diagram of the signal processing circuit of the same torque sensor, FIGS. 4(a) to 4(C) are front views of various types of torsion bars for replacement, and FIG. 5 is a block diagram of the torsion force calculation circuit. 29. 31, 3 0 2 - Interpolation calculation section Position calculation section Torsion calculation section

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)軸心方向に適当間隔を設けて同一軸心上に一対の
光学式エンコーダを配置するとともに、その軸心位置に
被測定軸を挿通して各エンコーダの回転部に固定したこ
とを特徴とするねじれ角検出装置。
(1) A pair of optical encoders are arranged on the same axis with appropriate spacing in the axial direction, and the shaft to be measured is inserted through the axis position and fixed to the rotating part of each encoder. Torsion angle detection device.
(2)各エンコーダから出力されるパルス信号をカウン
トするカウンタ及びパルス信号間において経過時間とパ
ルス信号の周期から補間演算を行う手段と、前記カウン
タ及び補間演算手段の信号に基づいて位置を演算する手
段と、各エンコーダの位置演算手段からの出力信号が入
力されるねじれ演算手段を備えている請求項1記載のね
じれ角検出装置。
(2) A counter that counts the pulse signals output from each encoder, a means for performing interpolation calculation from the elapsed time and the period of the pulse signal between the pulse signals, and a position calculation based on the signals of the counter and the interpolation calculation means. 2. The torsion angle detection device according to claim 1, further comprising a torsion calculation means to which an output signal from the position calculation means of each encoder is input.
(3)軸心方向に適当間隔を設けて同一軸心上に一対の
光学式エンコーダを配置するとともに、その軸心位置に
トーションバーを挿通して各エンコーダの回転部に固定
し、各エンコーダからの検出信号に基づいてエンコーダ
間でのねじれ角を演算する手段とねじれ角からトルク値
を演算する手段とを設けたことを特徴とするトルクセン
サ。
(3) Arrange a pair of optical encoders on the same axis with appropriate spacing in the axial direction, and insert a torsion bar into the axial position and fix it to the rotating part of each encoder. 1. A torque sensor comprising means for calculating a torsion angle between encoders based on a detection signal of the encoder, and means for calculating a torque value from the torsion angle.
(4)各エンコーダは、トーションバーを着脱可能に固
定する手段を備え、トルク値演算手段にトーションバー
の種類を入力する手段を設けたことを特徴とする請求項
3記載のトルクセンサ。
(4) The torque sensor according to claim 3, wherein each encoder is provided with means for removably fixing the torsion bar, and means for inputting the type of torsion bar to the torque value calculation means.
(5)ねじれ角を演算する手段が、各エンコーダから出
力されるパルス信号をカウントするカウンタ及びパルス
信号間において経過時間とパルス信号の周期から補間演
算を行う手段と、前記カウンタ及び補間演算手段の信号
に基づいて位置を演算する手段と、各エンコーダの位置
演算手段からの出力信号が入力されるねじれ演算手段か
ら成ることを特徴とする請求項3又は4記載のトルクセ
ンサ。
(5) The means for calculating the torsion angle includes a counter that counts the pulse signals output from each encoder, a means for performing interpolation calculation from the elapsed time and the period of the pulse signal between the pulse signals, and the counter and the interpolation calculation means. 5. The torque sensor according to claim 3, further comprising a means for calculating a position based on a signal, and a torsion calculating means to which an output signal from the position calculating means of each encoder is input.
JP1279345A 1989-10-25 1989-10-25 Angle-of-torsion detector and torque sensor Pending JPH03140831A (en)

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JP1279345A JPH03140831A (en) 1989-10-25 1989-10-25 Angle-of-torsion detector and torque sensor
KR1019900017130A KR940000768B1 (en) 1989-10-25 1990-10-25 Twisted angle detecting apparatus and torque sensor
US07/999,668 US5247839A (en) 1989-10-25 1992-12-30 Torsion angle detection apparatus and torque sensor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021076380A (en) * 2019-11-05 2021-05-20 株式会社Ihi検査計測 Torsion meter, slit ring, shaft horsepower meter, torque meter, elastic modulus measurement device

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JP2021076380A (en) * 2019-11-05 2021-05-20 株式会社Ihi検査計測 Torsion meter, slit ring, shaft horsepower meter, torque meter, elastic modulus measurement device

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KR940000768B1 (en) 1994-01-29

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