JPH039414B2

JPH039414B2 -

Info

Publication number: JPH039414B2
Application number: JP5219182A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ueda
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1991-02-08
Also published as: JPS58167934A

Description

【発明の詳細な説明】この発明、伝達トルクを検出するトルク検出装
置に関する。

一般に、伝達トルクの計測や過負荷保護対策と
して、回転駆動源として負荷との間にトルク検出
装置が設けられている場合がある。このトルク検
出装置には、伝達軸に歪ゲージを貼付し、この伝
達軸に生じる歪を検出して伝達トルクを計測する
もの或いは、伝達軸を２分割してこの両伝達軸を
スプリングやゴムなどの弾性体により連結し、両
伝達軸の相対回転角を検出して伝達トルクを計測
するものなどがある。

これらトルク検出装置において、伝達軸のトル
ク検出の場合、この伝達軸が回転しているので、
伝達軸の検知部より検出信号を外部に取出すため
或いは検出に必要な電力を検出部に送るため、ス
リツプリングや誘導コイルカツプリングなどを設
ける必要があつた。

しかし、このスリツプリングでは接触の信頼性
が低く、しかもノイズが発生するという問題があ
り、また誘導コイルスリツプリングでは伝達ロス
が大きいという問題があつた。そして、何れの場
合においても伝達軸の構造を大幅に変更しなけれ
ばならず、高価になるという問題があつた。

そので、外部と伝達軸とを無接触で伝達トルク
を検出するようにしたものがある。このトルク検
出装置は、第１図に示すように、同心上に第１伝
達軸ａと第２伝達軸ｂとが配置され、この第２伝
達軸ｂの筒状端部に第１伝達軸ａを挿入して両伝
達軸ａ及びｂがスプリングｃにより連結される一
方、両伝達軸ａ，ｂに検出板ｄ及びｅがそれぞれ
固着され、この検出板ｄ，ｅの周囲に凹凸部ｆ，
ｇが形成され、この凹凸部ｆ，ｇが所定間隔を存
してセンサｈが設けられて構成され、このセンサ
ｈが両凹凸部ｆ，ｇのいずれより両伝達軸ａ，ｂ
の相対回転角を光学的或いは磁気的に検出し、伝
達トルクを計測するようにしている。

しかしながら、このトルク検出装置において
は、一方の凹凸部ｆ又はｇによる検知信号を時間
的或いは信号レベル的に基準とし、他方の凹凸部
ｇ又はｆによる検知信号を前記基準検知信号と比
較しなければならないので、この基準検知信号が
特定値にならないと、両伝達軸ａ，ｂの相対回転
角を検出することができない。従つて、伝達軸ａ
又はｂの静止時を含む低速回転時には伝達トルク
を計測できないという欠点があつた。

この発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので
伝達軸の一方が静止状態でも無接触で伝達トルク
を検出できるようにしたトルク検出装置を提供す
るものである。

すなわち、この発明は、同心上に配置された２
本の伝達軸が弾性体を介して連結され、この両伝
達軸の相対回転角より伝達トルクを検出するトル
ク検出装置において、前記伝達軸の何れか一方に
リング状のマグネツトが固着され、両伝達軸のそ
れぞれに、磁性材料で形成され前記マグネツトか
らの磁束を通過させる磁路を形成するヨークが互
いに対向面を有する位置に固着され、これら両ヨ
ーク対向面にリング状のエアーギヤツプが２箇所
以上形成され、このエアーギヤツプのうち１箇所
以上のエアーギヤツプのヨーク対向面に相対応し
て回転方向に凹凸部が形成される一方、前記エア
ーギヤツプのうち他の１箇所のエアーギヤツプの
回転方向のヨーク対向面間隔が一定に形成され、
この一定間隔のエアーギヤツプに磁束センサが介
設され、前記両伝達軸の相対回転角により前記凸
部の対向面積又はギヤツプ間隔が変化し、この変
化により生じる磁束変化を前記磁束センサが検出
し、伝達トルクを計測するようにしている。

以下、図面に示す実施例に基づいて、この発明
を詳細に説明する。

第２図及び第３図に示すように、１はトルク検
出装置であつて、第１伝達軸と第２伝達軸３間の
伝達トルクを検出するものである。

この第１伝達軸２の端部は円筒状に形成されて
おり、軸端に内向きのフランジ２ａが形成されて
いる。第２伝達軸３は第１伝達軸２と同心上に配
置され、端部が第１伝達軸２内に挿入されており
外向きのフランジ３ａが形成されている。両伝達
軸２，３は両フランジ２ａ，３ａ間にスプリング
４（弾性体）が介設されて連結されると共に、両
伝達軸２，３間にベアリング５が設けられてい
る。

更に、第１伝達軸２の端部には円筒状の第１ヨ
ーク６が嵌合固着されている。他方、第２伝達軸
３の端部には第１ヨーク６より大径の円筒状の第
２ヨーク７が支持材８を介して固着されており、
第１ヨークの外周面と第２ヨーク７の内周面とは
対面している。

第１ヨーク６と第２ヨーク７とは磁性材料で形
成されており、第１ヨーク６の端部にはリング状
のマグネツト９が嵌合固定されている。このマグ
ネツト９の外周面と第２ヨークの内周面との間に
は小間隔の隔隙１０が存しており、この間隙１０
は周回方向に一定に構成されている。

また、第１ヨーク６の外周面及び第２ヨーク７
の内周面には中央部及び端部にリング状の突起６
ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂが相対向位置に形成され
て、リング状のエアーギヤツプ１１及び１２が２
箇所形成され、マグネツト９からの磁束は第２ヨ
ーク７より両エアーギヤツプ１１，１２を通つて
第１ヨーク６より戻ることになる。

前記中央エアーギヤツプ１１において、両中央
突起６ａ，７ａの対向面には凹部６ｃ，７ｃと凸
部６ｄ，７ｄが正弦波状に形成されている。この
凹部６ｃ，７ｃと凸部６ｄ，７ｄとは両伝達軸
２，３の静止時に相対応しており、凸部６ｄ，７
ｄ間のエアーギヤツプ間隔が小さく、両伝達軸
２，３の相対回転角が大きくなるに従つて両凸部
６ｄ，７ｄがずれてギヤツプ間隔が大きくなるよ
うに構成されている。また、各凹凸部６ｃ，６ｄ
及び７ｃ，７ｄのピツチ角は最大相対回転角より
大きく形成され、伝達トルクが大きくなつて相対
回転角が大きくなつてもギヤツプ間隔が小さくな
ることはない。

一方、端部エアーギヤツプ１２において、両端
部突起６ｂ，７ｂの対向面が同心円に形成され、
ギヤツプ間隔が周回方向に一定に構成され、この
端部エアーギヤツプ１２内に磁気センサ１３が介
設されている。この磁気センサ１３は端部エアー
ギヤツプ１２の磁束を検出するもので、両端部突
起６ｂ，７ｂに無接触で外部に支持されている。

次に、伝達トルクの検出動作について説明す
る。先ず、両伝達軸２，３が静止状態において
は、中央エアーギヤツプ１１の両ヨーク６，７の
凹部６ｃ，６ｄと凸部６ｄ，７ｄとは互いに対向
し、両凸部６ｄ，７ｄのギヤツプ間隔が最も小さ
くなつている。

従つて、マグネツト９からの磁束は、第４図ａ
に示すように、端部エアーギヤツプ１２の磁気抵
抗が大きいため、第２ヨーク７から中央エアーギ
ヤツプ１１を通り、第１ヨークに戻ることにな
り、端部エアーギヤツプ１２の磁束密度は小さく
この磁束を磁気センサ１３が検出する。

続いて、伝達トルクがかかると、両伝達軸２，
３間に相対回転角が生じ、例えば、第１伝達軸２
のみが僅かに回転した場合、両ヨーク６，７の凹
部６ｃ，７ｃと凸部６ｄ，７ｄとの相対位置が移
動し、対向する凸部６ｄ，７ｄが離隔し、ギヤツ
プ間隔が大きくなる。

従つて、マグネツト９からの磁束は、第４図ｂ
に示すように、中央エアーギヤツプ１１の磁気抵
抗が逆に大きくなるため、第２ヨーク７から端部
エアーギヤツプ１１を通り、第１ヨーク６に戻る
ことになり、端部エアーギヤツプ１２の磁束密度
は大きくなる。この磁束を磁気センサ１３が検出
して伝達トルクを計測することになる。

すなわち、伝達トルクの大きさにより、中央エ
アーギヤツプ１１のギヤツプ間隔が変化し、この
変化に伴つて端部エアーギヤツプ１２の磁束密度
が変化することになり、この磁束変化を検出して
伝達トルクを計測する。

この伝達トルクの計測は両伝達軸２，３の低速
回転時でも通常回転時でも同様である。

尚、この実施例において、エアーギヤツプは２
箇所形成したが、３箇所以上形成してもよく、２
箇所以上のエアーギヤツプのヨーク対向面に凹凸
部を形成してもよい。

また、凹部６ｃ，７ｃに凸部６ｄ，７ｄとは矩
形波状に形成してもよく、両凸部６ｄ，７ｄの対
向面積の変化により生じる磁束変化を検出するよ
うにしてもよい。

更に、マグネツト９は第２ヨーク７に設けても
よい。

以上のようにこの発明によれば、同心上の２本
の伝達軸の一方にマグネツトを、両軸に磁性材料
のヨークをそれぞれ固着し、両ヨークの対向面に
２箇所以上エアーギヤツプを形成し、１箇所以上
のエアーギヤツプのヨーク対向面に凹凸部を形成
し、１箇所のエアーギヤツプのヨーク対向面間隔
を一定にして磁気センサを介設し、前記両伝達軸
の相対回転角により前記凸部の対向面積又はギヤ
ツプ間隔が変化し、この変化により生じる磁束変
化を前記磁気センサが検出するようにしたために
両伝達軸の低速回転時及び一方の伝達軸の静止時
においても伝達トルクを検出することができる。
すなわち、基準なる信号を用いずに、両伝達軸の
相対回転角による磁束変化を利用するので、何れ
の伝達トルクをも確実に検出することができる。

また、この発明のトルク検出装置は、マグネツ
トと、このマグネツトからの磁束を通すヨークと
ヨークの一定間隔のエアーギヤツプに設ける磁束
センサを備え、磁束センサで磁束変化を検出して
伝達トルクを計測するものであるから、発振器や
検出用の複雑な回路を要せず、簡単な構成で伝達
トルクを計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトルク検出装置の中央縦断面
図、第２図はこの発明のトルク検出装置の中央縦
断面図、第３図ａ，ｂ，ｃは第２図ａ−ａ線、ｂ
−ｂ線及ｃ−ｃ線における両ヨークの断面端面
図、第４図ａ，ｂは磁束変化を示す両ヨークの概
略構成図である。１；トルク検出装置、２，３；伝達軸、４；ス
プリング、５；ベアリング、６，７；ヨーク、６
ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ；突起、６ｃ，７ｃ；凹
部、６ｄ，７ｄ；凸部、８；支持材、９；マグネ
ツト、１０；間隙、１１，１２；エアーギヤツ
プ、１３；磁気センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１同心上に配置された２本の伝達軸が弾性体を
介して連結され、この両伝達軸の相対回転角より
伝達トルクを検出するトルク検出装置において、前記伝達軸の何れか一方にリング状のマグネツ
トが固着され、両伝達軸のそれぞれに、磁性材料
で形成され前記マグネツトからの磁束を通過させ
る磁路を形成するヨークが互いに対向面を有する
位置に固着され、これら両ヨーク対向面にリング
状のエアーギヤツプが２箇所以上形成され、この
エアーギヤツプのうち１箇所以上のエアーギヤツ
プのヨーク対向面に相対応して回転方向に凹凸部
が形成される一方、前記エアーギヤツプのうち他
の１箇所のエアーギヤツプの回転方向のヨーク対
向間隔が一定に形成され、この一定間隔のエアー
ギヤツプに磁束センサが介設され、前記両伝達軸
の相対回転角により前記凸部の対向面積又はギヤ
ツプ間隔が変化し、この変化により生じる磁束変
化を前記磁束センサが検出するようにしたことを
特徴とするトルク検出装置。２前記凹凸部は、１箇所のエアーギヤツプのヨ
ーク対向面に形成され、ほぼ正弦波状に形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のトルク検出装置。