JPH04116434A - Torque detecting circuit - Google Patents

Torque detecting circuit

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JPH04116434A
JPH04116434A JP23756890A JP23756890A JPH04116434A JP H04116434 A JPH04116434 A JP H04116434A JP 23756890 A JP23756890 A JP 23756890A JP 23756890 A JP23756890 A JP 23756890A JP H04116434 A JPH04116434 A JP H04116434A
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Fumitaka Yoshimura
文孝 吉村
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関根 雄作
Taku Murakami
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Abstract

PURPOSE:To improve the measuring accuracy by providing a torque detecting part which outputs a corresponding signal when receiving signals both from a detecting coil to which an object to be measured is attached and from a torque measuring signal source, and an outputting means for outputting a predetermined phase shifted signal when receiving the latter signal. CONSTITUTION:The size of the torque impressed on a shaft 1 to be measured is detected by a detecting coil 4a. A corresponding signal is output from a torque detecting part 7. At this time, even when the output signal of the detecting part 7 includes errors due to the mechanical wear of the shaft 1 or the temperature change of the shaft 1 and the coil 4a, a phase shifting signal means 8 reduces the error signal remarkably with use of a phase signal the phase of which is shifted by the angle of the phase shift of the error signal to a torque measuring signal. Accordingly, the measuring accuracy is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械のスピンドル、電気モータあるい
は建設機械の回転軸等として利用される軸において、そ
の軸に加わるトルクを検出する為に用いられるトルク検
出回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention is used to detect the torque applied to a shaft used as a spindle of a machine tool, an electric motor, or a rotating shaft of a construction machine. The present invention relates to a torque detection circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第10図に示される如く、被測定軸3oに対し、それに
加わるトルクに対して相互に異なる相関の出力信号を生
ずるようにした二つの検出コイル3]。
As shown in FIG. 10, two detection coils 3 are configured to generate output signals having mutually different correlations with respect to the torque applied to the shaft 3o to be measured.

32を添設し、各検出コイル3L 32の出力信号を夫
々整流した後引算回路34において相互に引算すること
により、上記トルクの大きさに対応した信号を引算回路
の出力信号として得るようにしたトルク検出回路がある
32 is attached, and the output signals of each detection coil 3L 32 are rectified and then subtracted from each other in the subtraction circuit 34, thereby obtaining a signal corresponding to the magnitude of the torque as the output signal of the subtraction circuit. There is a torque detection circuit that does this.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

この従来のトルク検出回路では、被測定軸に機械的なが
たがあったり、被α1定軸や検出コイルに温度変化があ
ると、それらによる誤差信号が上記引算回路の出力信号
に含まれてしまい、トルク値の検出精度が低下する問題
点があった。
In this conventional torque detection circuit, if there is mechanical play in the axis to be measured or if there is a temperature change in the α1 constant axis to be measured or the detection coil, the error signal due to these is included in the output signal of the above-mentioned subtraction circuit. Therefore, there was a problem that the detection accuracy of the torque value decreased.

本願発明は上記従来技術の問題点く技術的課題)を解決
する為になされたもので、トルク対応信号と誤差信号の
位相差を利用して誤差信号を人怖に軽減することができ
るようにして、トルクの大きさの測定精度を高め得るよ
うにしたトルク検出回路を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems and technical problems of the prior art, and makes it possible to reduce the error signal to an alarming level by using the phase difference between the torque corresponding signal and the error signal. Therefore, it is an object of the present invention to provide a torque detection circuit that can improve the accuracy of measuring the magnitude of torque.

〔課題を解決する為の手段〕[Means to solve problems]

」1記目的を達成する為に、本願発明におけるトルク検
出回路は、トルク測定用の交流信号を出力する信号源と
、被測定軸に加わるトルクの大きさを検出し得るよう被
測定軸に添設した検出コイルを備えておって、上記被測
定軸から該検出コイルを通して信号を受けると共に、上
記信号源から」。
In order to achieve the above object, the torque detection circuit of the present invention includes a signal source that outputs an AC signal for torque measurement, and a signal source attached to the shaft to be measured so as to detect the magnitude of the torque applied to the shaft to be measured. a detection coil installed, receiving a signal from the shaft to be measured through the detection coil and from the signal source.

記交流信号を受けて、L記検出コイルを通して受けた信
号に対応する信号を出方するトルク検出部と、上記信号
源から上記交流信号を受けて、その交流信号に対し予め
定めた角度だけ位相をずらした移相信号を出力する移相
手段とを備えたものである。
a torque detection unit that receives the AC signal and outputs a signal corresponding to the signal received through the detection coil L; and a torque detection unit that receives the AC signal from the signal source and outputs a signal corresponding to the signal received through the detection coil L; and phase shifting means for outputting a phase shifted signal.

〔作用〕[Effect]

被測定軸にトルクが加わるとトルク検出部はそのI・ル
クの大きさに対応する信号を出方する。この場合、被a
1定軸にがたがあったり、被測定軸の温度や検出コイル
の温度に変化があると、上記トルク検出部の出力信号に
はそれらによる誤差信号が含まねる。一方、上記の場合
移相手段は、トルク検出用の交流信号に対し誤差信号の
位相のずれに対応した角度だけ位相のずれた移相信号を
出力する。トルク検出部の出力信号を上記移相信号によ
り位相検波することにより、誤差信号を除去(7た高精
度のトルク対応信号が得られる。
When a torque is applied to the shaft to be measured, the torque detection section outputs a signal corresponding to the magnitude of the I/Lux. In this case, the covered a
If there is a play in one fixed axis or a change in the temperature of the shaft to be measured or the temperature of the detection coil, the output signal of the torque detecting section will not include an error signal due to this. On the other hand, in the above case, the phase shift means outputs a phase shift signal whose phase is shifted by an angle corresponding to the phase shift of the error signal with respect to the AC signal for torque detection. By phase-detecting the output signal of the torque detection section using the phase-shifted signal, a highly accurate torque-corresponding signal with the error signal removed can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。 The drawings showing the embodiments of the present application will be described below.

第1図において、Jは磁性体金属等からなる被測定軸を
示す。この軸は前記のような用途において夫々機械に備
え1号けられている軸、或いはそれらの用途に供する為
に金属材料メーカーから出荷されるもの、或いはそれら
の用途に供する為のものを製作するに当たってその特性
を検査する為のテストピースとしての軸等がある。2は
被測定軸1の一部においてその周面に形成された磁気異
方部を示す。この磁気異方部2には軸1の表面に条状部
3を螺旋状に備えてあり、この被測定軸にトルクが加え
られた場合に磁気的性質が他の部分よりも大きく変化す
る。上記条状部3は透磁率や磁歪などの磁気的性質がそ
れらの周囲の表面とは胃なっている。軸1の軸心に対す
る条状部3の傾きは好ましくは45度である6I−記の
ような条状部3は、軸1が鋼材の場合には軸1の表面の
一部を局部的に加熱処理もしくは浸炭、窒化処理して軸
1の組織を局部的に変えることによって形成されたり、
軸1が鋼材またはプラスデックの場合には、軸1よりも
透磁率の高いリボン(高磁歪材)を軸1の表面に貼り付
けたりすることによって形成さねたり、軸1の表面に凹
部又は凸部を設けることにより形成される。次に4a、
 4bは上記領域2の周囲に配設した筒状の検出コイル
で、周知の如く被測定軸]の磁気的性質の変化を検出す
る為のものである。
In FIG. 1, J indicates a shaft to be measured made of magnetic metal or the like. This shaft is a No. 1 shaft provided in each machine for the above-mentioned uses, or is shipped from a metal material manufacturer for use in those uses, or is manufactured for use in those uses. There are shafts and the like that are used as test pieces to inspect the characteristics of the shaft. 2 indicates a magnetically anisotropic portion formed on the circumferential surface of a part of the shaft 1 to be measured. This magnetically anisotropic part 2 has a striped part 3 spirally formed on the surface of the shaft 1, and when a torque is applied to this shaft to be measured, the magnetic properties change more than other parts. The striped portions 3 have magnetic properties such as magnetic permeability and magnetostriction that are different from the surrounding surfaces. The inclination of the striped portion 3 with respect to the axis of the shaft 1 is preferably 45 degrees.When the shaft 1 is made of steel, the striped portion 3 as shown in 6I- It is formed by locally changing the structure of the shaft 1 through heat treatment, carburizing, or nitriding, or
If the shaft 1 is made of steel or plastic deck, it may be formed by pasting a ribbon (high magnetostrictive material) with a higher magnetic permeability than the shaft 1 on the surface of the shaft 1, or a recess or groove may be formed on the surface of the shaft 1. It is formed by providing a convex portion. Next, 4a,
Reference numeral 4b denotes a cylindrical detection coil disposed around the region 2, which is used to detect changes in the magnetic properties of the axis to be measured, as is well known.

次にトルク検出回路を示す第2図において、6は信号源
で、トルク測定用の交流信号を出力する、1、うにした
ものであり、例えば発振器が用いられる。
Next, in FIG. 2 showing the torque detection circuit, 6 is a signal source which outputs an alternating current signal for torque measurement.

上記交流信号の周波数は例えば10 K tl z 〜
200 K tl z稈度の周波数範囲内の値が好まし
い。7はトルク検出部で、上記検出コイル4a、 4b
を備えておって上記信号源6からの交流信号を受けるこ
とにより被測定軸の磁気的変化に対応する出力信号を生
ずるようにしたものである。8は移相手段として例示す
る移相器で、上記信号源から上記交流信号を受けて、そ
の交流信号に対し予め定められた角度だけ位相がずれた
移相信号を出力するようにしたものである。その角度は
上記交流信号に対する後述の誤差信号の位相のずれに対
応させて予め定められ、又その角度は例えば±10°程
度の範囲で微調整が可能となっている。9は検波手段と
して例示する位相検波器で、トルク検出部7からの出力
信号と移相器8からの移相信号とを受けて前者を後者で
もって位相検波し、検波された信号を出力するようにし
たものである。次に上記トルク検出部7について説明す
る。10はブリッジ回路で、前記検出コイル4a、 4
bをブリッジ用抵抗10a、 10bと共にブリッジに
接続して構成しである。11は周知の差動増幅回路で、
差動増幅器12、入力抵抗13.14、帰還抵抗15、
接地抵抗16等から構成されており、ブリッジ回路10
からの信号を差動増幅するようになっている。18は通
常の増幅回路で、増幅器19、入力抵抗20、帰還抵抗
21、接地抵抗22等から構成されている。
The frequency of the above AC signal is, for example, 10 K tl z ~
Values within the frequency range of 200 K tl z culmosity are preferred. 7 is a torque detection section, which includes the detection coils 4a and 4b.
The device is equipped with an AC signal from the signal source 6 and generates an output signal corresponding to a magnetic change in the axis to be measured. Reference numeral 8 denotes a phase shifter as an example of phase shifting means, which receives the alternating current signal from the signal source and outputs a phase shifted signal whose phase is shifted by a predetermined angle with respect to the alternating current signal. be. The angle is predetermined in accordance with the phase shift of the error signal described later with respect to the AC signal, and the angle can be finely adjusted within a range of, for example, about ±10°. Reference numeral 9 denotes a phase detector exemplified as a detection means, which receives the output signal from the torque detector 7 and the phase shift signal from the phase shifter 8, performs phase detection on the former using the latter, and outputs the detected signal. This is how it was done. Next, the torque detection section 7 will be explained. 10 is a bridge circuit, and the detection coils 4a, 4
b is connected to a bridge together with bridge resistors 10a and 10b. 11 is a well-known differential amplifier circuit,
Differential amplifier 12, input resistance 13.14, feedback resistance 15,
It consists of a grounding resistor 16, etc., and a bridge circuit 10.
It is designed to differentially amplify the signals from the Reference numeral 18 denotes a normal amplifier circuit, which includes an amplifier 19, an input resistor 20, a feedback resistor 21, a ground resistor 22, and the like.

次に上記構成のトルク検出回路の動作を第3図の波形図
に基づいて説明する。信号源6がaに示されるような交
流信号を出力すると、その信号はトルク検出部7の検出
コイル4a、 4bに与えられ、それらによる磁束が被
測定軸1に及ぼされる。この状態において被測定軸1に
捻りトルクが加わると、各コイル4a、 4bが添設さ
れた各磁気異方部22の磁気的性質が変化する。トルク
検出部7はその変化を検出コイル4a、 4bを通して
受ける。即ち上記磁気的性質の変化により各検出コイル
4a、 4bの各々の両端の電圧が変化する。この場合
、被測定軸1に軸線方向或いは半径方向の機械的ながた
があると、被測定軸1と各検出コイル4a、 4bとの
位置関係が変化する。そのような変化があると各検出コ
イル4a、 4bの各両端に現れる電圧はその位置関係
の変化による誤差をも含んだものとなる。
Next, the operation of the torque detection circuit having the above configuration will be explained based on the waveform diagram shown in FIG. When the signal source 6 outputs an alternating current signal as shown in a, the signal is applied to the detection coils 4a and 4b of the torque detection section 7, and the magnetic flux caused by them is applied to the shaft 1 to be measured. When twisting torque is applied to the shaft 1 to be measured in this state, the magnetic properties of each magnetically anisotropic portion 22 to which each coil 4a, 4b is attached changes. The torque detection section 7 receives the change through detection coils 4a and 4b. That is, the voltage across each of the detection coils 4a, 4b changes due to the change in the magnetic properties. In this case, if the measured shaft 1 has mechanical play in the axial or radial direction, the positional relationship between the measured shaft 1 and each of the detection coils 4a, 4b changes. If such a change occurs, the voltage appearing at both ends of each detection coil 4a, 4b will include an error due to a change in their positional relationship.

上記検出コイル4a、 4bの各両端に現れる電圧の変
化はブリッジ回路10の出力信号として出力され、差動
増幅回路11、増幅回路18で順次増幅され、トルク検
出部7の出力端7aからbに示すような出力信号として
出力される。この信号す中には、上記トルクの大きさに
対応したトルク対応信号Cと、上記誤差に対応した誤差
信号dとが含まれる。これらトルク対応信号Cと誤差信
号dとの間にはδで示される位相差例えば90°がある
。尚被測定軸1の温度が変化してその磁気的性質が変わ
ったり、或いは検出コイル4a、 4bの温度が変化し
て各々の特性に変動があった場合においても、トルク検
出部7の出力端7aにおいては同様に誤差信号が含まれ
る状態となる。
Changes in voltage appearing at both ends of the detection coils 4a and 4b are output as output signals of the bridge circuit 10, sequentially amplified by the differential amplifier circuit 11 and the amplifier circuit 18, and output from the output terminals 7a to 7b of the torque detection section 7. It is output as an output signal as shown. This signal includes a torque corresponding signal C corresponding to the magnitude of the torque and an error signal d corresponding to the error. There is a phase difference, for example 90°, between the torque corresponding signal C and the error signal d, which is indicated by δ. Note that even if the temperature of the shaft 1 to be measured changes and its magnetic properties change, or the temperature of the detection coils 4a and 4b changes and their characteristics fluctuate, the output terminal of the torque detection section 7 7a similarly includes an error signal.

一方上記の場合において移相器8はeに示されるような
移相信号を出力する。この移相信号eは上記交流信号a
に対する誤差信号dの位相のずれα(例えば135°)
に対応した角度だけ、上記交流信号aに対し位相をずら
した信号である。本例ではdとeとの対比から明らかな
ように、移相信号eのプラスの状態及びマイナスの状態
のいずれもが夫々誤差信号dのOクロスの点の前後に均
等に跨がる状態となる角度だけ位相をずらした矩形波の
信号である。尚そのずれの角度は上記交流信号の周波数
、被測定軸1の材質、磁気異方部2の特性、検出コイル
4a、 4bのコイル巻数等によって種々異なる為、実
験的に定めるのが良い。即ちそれらの条件が決定した後
、後述の第6図の実施例と同様の方法によってトルク対
応信号Cと誤差信号dとの位相差を求めると共に、それ
らの信号と交流信号aとの位相差を求め、それらの求め
られた値から、誤差信号を最も大きく抑圧できる状態と
なる角度を求めると良い。
On the other hand, in the above case, the phase shifter 8 outputs a phase shift signal as shown in e. This phase-shifted signal e is the above-mentioned AC signal a.
The phase shift α (for example, 135°) of the error signal d with respect to
This is a signal whose phase is shifted from the AC signal a by an angle corresponding to . In this example, as is clear from the comparison between d and e, both the positive state and the negative state of the phase shift signal e are states that equally extend before and after the O-cross point of the error signal d, respectively. It is a rectangular wave signal whose phase is shifted by an angle of . The angle of the deviation varies depending on the frequency of the AC signal, the material of the shaft 1 to be measured, the characteristics of the magnetically anisotropic portion 2, the number of turns of the detection coils 4a, 4b, etc., and is therefore preferably determined experimentally. That is, after those conditions are determined, the phase difference between the torque corresponding signal C and the error signal d is determined by the same method as in the embodiment shown in FIG. It is preferable to find the angle at which the error signal can be suppressed to the greatest extent from the obtained values.

上記のようなトルク検出部7の出力信号すと移相器8か
らの移相信号eとが検波器9に入力される。
The output signal S of the torque detector 7 and the phase shift signal e from the phase shifter 8 as described above are input to the detector 9.

検波器9においては、上記トルク検出部7の出力信号す
のうちのトルク対応信号Cは位相検波されてfに示され
るような信号となり、更にこの信号が積分されることに
よってgに示されるようなトルク対応信号となる。一方
上記誤差信号dは、位相検波されることによりhに示さ
れるような波形の信号となり、更にこの信号が積分され
ることによりiに示されるような信号部ぢ殆どOの信号
となってしまう。その結果検波器9からはgに示される
トルク対応信号のみが出力される。
In the detector 9, the torque corresponding signal C among the output signals of the torque detecting section 7 is phase-detected to become a signal as shown in f, and this signal is further integrated to become a signal as shown in g. This is a torque-compatible signal. On the other hand, the above error signal d undergoes phase detection to become a signal with the waveform shown in h, and when this signal is further integrated, the signal part shown in i becomes a signal with almost O. . As a result, the detector 9 outputs only the torque corresponding signal indicated by g.

次に第4図は、被測定軸1に機械的ながたがあった場合
においてそれによる誤差の程度を測定した結果を示すも
のである。横軸は交流信号の周波数、縦軸は機械的がた
による誤差を夫々示す。図においてAは上記のような移
相信号を用いて位相検波を行うようにしたトルク検出回
路の誤差の程度を示ずものであり、Bは前記従来技術の
ような引算回路を用いたトルク検出回路における誤差の
程度を示すものである。この図から明らかなように上記
移相信号を用いるようにしたトルク検出回路においては
誤差を極めて少なくすることができている。又交流信号
の広い周波数範囲において機械的がたによる誤差を少な
くすることができている。誤差を1%以内に収める為に
は交流信号の周波数としては10〜200 K II 
z程度が好ましい。
Next, FIG. 4 shows the results of measuring the degree of error caused by mechanical play in the shaft 1 to be measured. The horizontal axis shows the frequency of the AC signal, and the vertical axis shows the error due to mechanical play. In the figure, A shows the degree of error of the torque detection circuit that performs phase detection using the phase-shifted signal as described above, and B shows the degree of error of the torque detection circuit that uses the subtraction circuit as in the prior art. This indicates the degree of error in the detection circuit. As is clear from this figure, the error can be extremely reduced in the torque detection circuit using the phase shift signal. Furthermore, errors due to mechanical play can be reduced over a wide frequency range of AC signals. In order to keep the error within 1%, the frequency of the AC signal must be 10 to 200 K II
A value of about z is preferable.

次に、上記移相信号を用いてトルク検出部7の出力信号
から誤差信号を除去する操作は、十記検波器に代えて例
えばコンビゴー夕を用いた信号処理手段により行なって
も良い。
Next, the operation of removing the error signal from the output signal of the torque detection section 7 using the phase shift signal may be performed by a signal processing means using, for example, a combination detector instead of the detector.

上記実施例ではトルク検出部7が二つの検出コイルを備
えている例を示したが、トルク検出部は一つのみあるい
は三つ以−トの検出コイルを備えたものであってもよい
。またトルク検出部は、上記検出コイルの他に励磁用コ
イルを備えておって、その励磁用コイルに信号源からの
交流信号を流すことにより被測定軸を励磁し、検出コイ
ルは励磁された被測定軸の磁気的変化の検出のみを行な
うようにしたものであってもよい。
In the above embodiment, an example is shown in which the torque detection section 7 includes two detection coils, but the torque detection section may include only one detection coil or three or more detection coils. In addition to the above-mentioned detection coil, the torque detection section is equipped with an excitation coil, and the shaft to be measured is excited by passing an alternating current signal from a signal source through the excitation coil, and the detection coil is connected to the excited target. It may also be possible to detect only magnetic changes in the measurement axis.

次に異なる実施例について説明する。前記第2図のトル
ク検出回路における移相手段としては上記移相器8に代
えて、上記交流信号を受けてその交流信号の位相が予め
設定した角度となった時に第5図にe゛で示すようなパ
ルス状のゲート信号を出力するようにした信号発生器を
用い、又検波器段としては上記検波器9に代えて、上記
ゲート信号e”を受けた時のみトルク検出部7からの信
号(第5図のb゛参照を通過させそれを積分するように
したゲート回路を用いても良い。これらの信号発生器及
びゲート回路を用いたトルク検出回路にあっては、第5
図の波形図に示されるようにして誤差信号の除去が行わ
れる。即ち第5図においてl  bl  cl  dl
は前記実施例と同様に交流信号、トルク検出部7の出力
信号、トルク対応信号、誤差信号を夫々示す。検波手段
であるゲート回路において上記のような動作が行われる
ことにより、ゲート回路を通過したトルク対応信号はf
゛に示されるような波形となり、これが積分されること
により lに示されるようなトルク対応信号となる。
Next, different embodiments will be described. In place of the phase shifter 8, the phase shift means in the torque detection circuit shown in FIG. A signal generator that outputs a pulsed gate signal as shown in FIG. A gate circuit that passes the signal (see b in FIG. 5) and integrates it may also be used. In the torque detection circuit using these signal generators and gate circuits,
The error signal is removed as shown in the waveform diagram in the figure. That is, in FIG. 5, l bl cl dl
Similarly to the embodiments described above, denotes an alternating current signal, an output signal of the torque detection section 7, a torque corresponding signal, and an error signal, respectively. By performing the above operation in the gate circuit which is the detection means, the torque corresponding signal passing through the gate circuit becomes f
A waveform as shown in ゛ is obtained, and by integrating this, a torque corresponding signal as shown in l is obtained.

一方ゲート回路を通った誤差信号はh゛に示されるよう
な波形となり、これが積分されることによりi”に示さ
れる如く誤差信号は殆ど0の信号となってしまう。従っ
てゲート回路からはg’に示されるトルク対応信号のみ
が出力される。
On the other hand, the error signal passing through the gate circuit becomes a waveform as shown in h', and when this is integrated, the error signal becomes a signal of almost 0 as shown in i'.Therefore, from the gate circuit, g' Only the torque corresponding signals shown in are output.

次に本願の更に異なる実施例を示す第6図について説明
する。図において、25は位相分割器で、信号源6eか
らの交流信号を受けて、夫々上記交流信号とは同期し、
かつ相互に位相の90°異なる第1移相信号及び第2移
相信号を出力するようにしたものである。本例では第1
移相信号として−に記交流信号と同相の0゛信号を出力
し、第2移相信号としてその0゛信号とは90°だけず
れた90゛信号を出力するようにしである。26.27
は周知の位相検波器、28は位相回転回路を夫々示す。
Next, FIG. 6 showing a further different embodiment of the present application will be described. In the figure, 25 is a phase divider which receives an AC signal from a signal source 6e and is synchronized with the AC signal, respectively.
In addition, a first phase-shifted signal and a second phase-shifted signal whose phases are different from each other by 90° are output. In this example, the first
A 0° signal having the same phase as the alternating current signal indicated by - is output as a phase shift signal, and a 90° signal shifted by 90° from the 0° signal is output as a second phase shift signal. 26.27
2 represents a well-known phase detector, and 28 represents a phase rotation circuit.

このような回路にあっては、検波器26においては位相
分割器25からのO°倍信号用いてトルク検出部7eか
らの出力信号の位相検波が行われ、検波器27において
は90”信号を用いて同様の検波が行われる。これらの
検波器2627からの出力信号を、例えば検波器26の
出力信号を横軸に、検波器27の出力信号をyi軸にと
って描くと第7図(A) に示されるようになる。即ち
トルク対応信号と誤差信号とは第3図のc、dの対比か
ら明らかなように相互の位相がずれている為、トルク対
応信号は第7図(八)においてCで示されるように、又
誤差信号はdで示されるように現れる。これら検波器2
627の出力信号は位相回転回路28において、第7図
(B) に示されるように誤差信号dが縦軸と略重なる
ように、即ち誤差信号の横軸成分ができるだけ小さくな
るように位相回転され、この状態において横軸成分が出
力信号として取り出される。この為位相回転回路28の
出力信号はC″で示されるような殆ど誤差信号を含まな
い高精度のトルク対応信号となる。
In such a circuit, the phase detection of the output signal from the torque detector 7e is performed in the detector 26 using the 0° multiplied signal from the phase divider 25, and the phase detection of the output signal from the torque detector 7e is performed in the detector 27 using the 90" signal. When the output signals from these detectors 2627 are plotted, for example, with the output signal of the detector 26 on the horizontal axis and the output signal of the detector 27 on the yi axis, as shown in FIG. 7(A). In other words, since the torque corresponding signal and the error signal are out of phase with each other as is clear from the comparison between c and d in Fig. 3, the torque corresponding signal is shown in Fig. 7 (8). The error signal appears as shown by C, and the error signal appears as shown by d.These detectors 2
The output signal of 627 is phase rotated in the phase rotation circuit 28 so that the error signal d substantially overlaps the vertical axis, that is, the horizontal axis component of the error signal is as small as possible, as shown in FIG. 7(B). , In this state, the horizontal axis component is extracted as an output signal. Therefore, the output signal of the phase rotation circuit 28 becomes a highly accurate torque-corresponding signal that contains almost no error signal, as shown by C''.

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号にアルファベントのeを
付して重複する説明を省略した。
It should be noted that parts that are functionally the same or equivalent to those in the previous figure are given the same reference numerals as in the previous figure with an alpha bent e, and redundant explanations are omitted.

次に第8図は第6図の回路において信号源6eからの交
流信号の周波数が異なる場合におけるトルク対応信号C
と誤差信号dとの関係を示すものである。このような関
係の場合においても前記の場合と同様に誤差信号dが縦
軸と略重なるように位相回転を行うことにより、誤差信
号が大幅に除去されたトルク対応信号を得ることができ
る。しかし前記第7図(B)に関しての説明から明らか
なように、トルク対応信号と誤差信号との交差の角度(
位相差)が90°に近い程位相回転回路28の出力信号
として得られるトルク対応信号(C″で示される信号)
のレベルは高い。従ってそのような状態となるように交
流信号の周波数を選定すると良い。
Next, FIG. 8 shows the torque corresponding signal C in the circuit of FIG. 6 when the frequency of the AC signal from the signal source 6e is different.
This shows the relationship between the error signal d and the error signal d. Even in the case of such a relationship, by performing phase rotation so that the error signal d substantially overlaps the vertical axis as in the case described above, it is possible to obtain a torque-corresponding signal in which the error signal is largely removed. However, as is clear from the explanation regarding FIG. 7(B), the angle of intersection between the torque corresponding signal and the error signal (
The closer the phase difference) is to 90°, the more the torque corresponding signal (signal indicated by C'') obtained as the output signal of the phase rotation circuit 28.
The level of is high. Therefore, it is preferable to select the frequency of the AC signal to achieve such a state.

次に第9図は第6図の回路において温度変化による誤差
信号の除去の様子を示すものである。第9図(A)にお
いてCはトルク対応信号を、d’は温度変化による誤差
信号を、夫々第7図(A)の場合と同様に描いたもので
ある。このような場合においても、第9図(B) に示
されるように誤差信号d”の横軸方向の成分が最も小さ
くなるように前記検波器26.27の出力を位相回転回
路28において位相回転することにより、誤差を大幅に
除去した高精度のトルク対応信号を得ることができる。
Next, FIG. 9 shows how error signals due to temperature changes are removed in the circuit of FIG. 6. In FIG. 9(A), C is a torque corresponding signal, and d' is an error signal due to temperature change, respectively, as in the case of FIG. 7(A). Even in such a case, the outputs of the detectors 26 and 27 are subjected to phase rotation in the phase rotation circuit 28 so that the component in the horizontal axis direction of the error signal d" is minimized as shown in FIG. 9(B). By doing so, it is possible to obtain a highly accurate torque-corresponding signal with a large amount of error removed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本願発明にあっては、被測定軸1にトルク
が加わった場合、そのトルクの大きさを検出コイル4a
が検出し、トルク検出部7からそのトルクの大きさに対
応する信号が出力されるから、その出力信号によって上
記被測定軸1に加わったトルクの大きさを知ることがで
きるは勿論のこと、上記の場合、被測定軸1に機械的な
がたつきがあったり、被測定軸1や検出コイル4aの温
度変化があったりしてそれらによる誤差が検出コイル4
aを通して入力され、それらの誤差に対応した誤差信号
dが7上記トルク検出部7の出力信号すに含まれていて
も、トルク測定用の交流信号aに対する誤差信号dの位
相のずれαに対応した角度だけ、その交流信号aに対し
位相をずらした移相信号eを出力する移相手段8を備え
ているから、上記移相信号eを用いることにより、上記
出力信号す中のトルク対応信号Cと誤差信号dとの位相
差δを利用して誤差信号dを大幅に軽減でき、トルクの
大きさの測定精度を高め得る効果がある。
As described above, in the present invention, when torque is applied to the shaft 1 to be measured, the magnitude of the torque is detected by the detection coil 4a.
is detected, and a signal corresponding to the magnitude of the torque is output from the torque detection section 7, so it goes without saying that the magnitude of the torque applied to the shaft 1 to be measured can be determined from the output signal. In the above case, there may be mechanical rattling in the shaft 1 to be measured or temperature changes in the shaft 1 to be measured or the detection coil 4a, and errors caused by these may occur in the detection coil 4.
Even if the error signal d input through the torque sensor a and corresponding to those errors is included in the output signal of the torque detection section 7, it corresponds to the phase shift α of the error signal d with respect to the AC signal a for torque measurement. Since the phase shift means 8 outputs a phase-shifted signal e whose phase is shifted from the AC signal a by an angle equal to the angle, the torque-corresponding signal in the output signal can be changed by using the phase-shifted signal e. By using the phase difference δ between C and the error signal d, the error signal d can be significantly reduced, which has the effect of increasing the measurement accuracy of the torque magnitude.

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

図面は本願の実施例告示すもので、第1図は被測定軸と
検出コイルとの関係を略示する図、第2図はトルク検出
回路の回路図、第3図は動作説明用波形図、第4図は被
測定軸の機械的がたによる誤差の周波数特性及び位相検
波特性を示すグラフ、第5図は異なる実施例の動作説明
用波形図、第6図はトルク検出回路の異なる実施例を示
す回路図、第7図(^)、(B) は第6図のトルク検
出回路の動作説明図、第8図は第7図(八)とはトルク
測定用の交流信号の周波数が異なる場合におけるトルク
対応信号と誤差信号との関係を示す図、第9図(A)(
B) は誤差信号が温度変化による誤差信号である場合
における動作説明図である。第10図は従来のトルク検
出回路の回路図である。 1・・・被測定軸、4a、 4b・・・検出コイル、6
・・・信号源、7・・・トルク検出部、8・・移相手段
、9・・・検波手段。 彫寞g黍表ツー蕩初 × (△) 第 図 第 図 (B) 第 図
The drawings show examples of the present application; Fig. 1 is a diagram schematically showing the relationship between the axis to be measured and the detection coil, Fig. 2 is a circuit diagram of the torque detection circuit, and Fig. 3 is a waveform diagram for explaining operation. , Fig. 4 is a graph showing frequency characteristics and phase detection characteristics of errors due to mechanical play of the measured axis, Fig. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of different embodiments, and Fig. 6 is a graph showing different implementations of the torque detection circuit. Circuit diagrams showing examples, Figures 7 (^) and (B) are diagrams explaining the operation of the torque detection circuit in Figure 6, and Figure 8 is different from Figure 7 (8) in that the frequency of the AC signal for torque measurement is A diagram showing the relationship between the torque corresponding signal and the error signal in different cases, FIG. 9(A) (
B) is an explanatory diagram of the operation when the error signal is an error signal due to temperature change. FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional torque detection circuit. 1... Axis to be measured, 4a, 4b... Detection coil, 6
. . . signal source, 7 . . . torque detection unit, 8 . . . phase shift means, 9 . . . detection means.寞寞g臺面2蕩子× (△) Fig. Fig.(B) Fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、トルク測定用の交流信号を出力する信号源と、被測
定軸に加わるトルクの大きさを検出し得るよう被測定軸
に添設した検出コイルを備えておって、上記被測定軸か
ら該検出コイルを通して信号を受けると共に、上記信号
源から上記交流信号を受けて、上記検出コイルを通して
受けた信号に対応する信号を出力するトルク検出部と、
上記信号源から上記交流信号を受けて、その交流信号に
対し予め定めた角度だけ位相をずらした移相信号を出力
する移相手段とを備えるトルク検出回路。 2、トルク検出部からの出力信号と移相手段からの移相
信号とを受けて、前者を後者でもって位相検波し検波さ
れた信号を出力する検波手段を備える請求項1記載のト
ルク検出回路。 3、トルク測定用の交流信号を出力する信号源と、被測
定軸に加わるトルクの大きさを検出し得るよう被測定軸
に添設した検出コイルを備えておって、上記被測定軸か
ら該検出コイルを通して信号を受けると共に、上記信号
源から上記交流信号を受けて、上記検出コイルを通して
受けた信号に対応する信号を出力するトルク検出部と、
上記信号源から上記交流信号を受けて、夫々上記交流信
号とは同期し、かつ相互に位相の90゜異なる第1及び
第2移相信号を出力する位相分割器と、上記トルク検出
部からの出力信号及び上記位相分割器からの第1移相信
号とを受けて、前者を後者でもって位相検波し検波され
た信号を出力する第1検波器と、上記トルク検出部から
の出力信号及び上記位相分割器からの第2移相信号とを
受けて、前者を後者でもって位相検波し検波された信号
を出力する第2検波器とを備えるトルク検出回路。
[Claims] 1. A signal source that outputs an alternating current signal for torque measurement, and a detection coil attached to the shaft to be measured so as to detect the magnitude of the torque applied to the shaft to be measured, a torque detection unit that receives a signal from the shaft to be measured through the detection coil, receives the AC signal from the signal source, and outputs a signal corresponding to the signal received through the detection coil;
A torque detection circuit comprising: a phase shifting means for receiving the alternating current signal from the signal source and outputting a phase shifted signal whose phase is shifted by a predetermined angle with respect to the alternating current signal. 2. The torque detection circuit according to claim 1, further comprising detection means for receiving the output signal from the torque detection section and the phase shift signal from the phase shift means, detecting the phase of the former using the latter, and outputting the detected signal. . 3. It is equipped with a signal source that outputs an AC signal for torque measurement, and a detection coil attached to the shaft to be measured so as to detect the magnitude of the torque applied to the shaft to be measured. a torque detection section that receives a signal through the detection coil, receives the AC signal from the signal source, and outputs a signal corresponding to the signal received through the detection coil;
a phase divider that receives the alternating current signal from the signal source and outputs first and second phase-shifted signals that are synchronized with the alternating current signal and have a phase difference of 90 degrees from each other; a first detector that receives an output signal and a first phase shift signal from the phase divider, performs phase detection on the former using the latter, and outputs the detected signal; and an output signal from the torque detector and the A torque detection circuit comprising: a second detector that receives a second phase shift signal from a phase divider, performs phase detection on the former using the latter, and outputs a detected signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10047949B4 (en) * 1999-09-27 2007-03-29 Nsk Ltd. torque sensor
JP2018048956A (en) * 2016-09-23 2018-03-29 日立金属株式会社 Torque sensor and correction method therefor
JP2021038962A (en) * 2019-09-02 2021-03-11 株式会社日立製作所 Stress distribution measurement device and stress distribution measurement method

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