JPH04357428A - トルクセンサの温度特性の補償装置 - Google Patents

トルクセンサの温度特性の補償装置

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JPH04357428A
JPH04357428A JP31113791A JP31113791A JPH04357428A JP H04357428 A JPH04357428 A JP H04357428A JP 31113791 A JP31113791 A JP 31113791A JP 31113791 A JP31113791 A JP 31113791A JP H04357428 A JPH04357428 A JP H04357428A
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torque sensor
temperature
torque
zero point
coils
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Akira Nakamoto
中本 昭
Takuji Mori
森 卓司
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トルクセンサの温度特
性の補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】公知のトルクセンサとして、トルク伝達
軸の外周面に一対の磁気異方性部を形成し、この軸にト
ルクが印加されたときの各磁気異方性部の透磁率の変化
を、これら磁気異方性部の近傍に配置された一対の検出
コイルで検出し、両検出信号の差から、軸に作用するト
ルクの大きさを電気信号に変換するようにした、いわゆ
る磁歪式のトルクセンサがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような公知のトル
クセンサにおいては、軸にトルクが作用していないとき
の検出出力すなわち零点出力が、温度特性を持つ。つま
り、温度変化にともなって零点出力が変化し、検出誤差
の要因となる。
【0004】この零点出力が温度特性を持つ原因として
、軸に形成された両側の磁気異方性部のアンバランスや
、両側のシールドの特性のアンバランスや、両側のボビ
ン、コイルの特性のアンバランスなどがある。たとえば
転造加工したナーリング溝にて磁気異方性部を形成し、
転造後に熱処理とショットピーニング処理とを施した場
合には、磁気異方性部のアンバランスは、転造溝の深さ
や幅のアンバランス、熱処理のアンバランス、ショット
ピーニングのアンバランスなどに起因する。
【0005】そこで本発明はこのような問題点を解決し
、簡単な構成で確実に零点の温度特性を補償できるよう
にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、トルク伝達軸の外周面に形成された磁気異方
性部と、この磁気異方性部に対応して設けられた検出コ
イルとを備えて、前記トルク伝達軸に印加されるトルク
の大小に応じた交流信号を前記検出コイルから出力して
前記トルクの大きさを測定するようにした磁歪式のトル
クセンサにおいて、このトルクセンサの零点の温度特性
を打ち消すように作用するアンバランスを検出回路に発
生させることのできる感温抵抗を、このトルクセンサの
内部に組み込んだものである。
【0007】
【作用】このような構成によれば、感温抵抗により検出
回路に発生されるアンバランスによって、トルクセンサ
の零点の温度特性が打ち消されて補償されるため、セン
サの零点の変動にともなう検出誤差の発生が防止される
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す。ここで1
はトルク伝達用の軸であり、軟磁性および磁歪性を有す
る材料にて形成されている。軸1の外周には、この軸1
の軸心の方向と±約45度の角度をなして互いに反対方
向に傾斜する一対の磁気異方性部2、3が、多数の溝な
どによって形成されている。この多数の溝はたとえば軸
1を転造加工することによって形成され、転造後に熱処
理やショットピーニングを施すことで、その特性が改善
される。
【0009】磁気異方性部2、3の周囲には、各磁気異
方性部2、3に対応した一対の検出コイル4、5と、こ
れら検出コイル4、5を励磁するための励磁コイル6と
が設けられている。励磁コイル6は、交流電源7に接続
されている。
【0010】各検出コイル4、5からの出力ライン8、
9は、インピーダンス変換用の第1のバッファアンプ1
0、11にそれぞれ接続されている。一方のバッファア
ンプ10の出力側には感温抵抗 RT が接続され、ま
た他方のバッファアンプ11の出力側には、抵抗 RX
 が接続されている。これら感温抵抗 RT および抵
抗 RX には、出力取り出し用の抵抗 R1, R2
 がそれぞれ接続されている。
【0011】これらコイルや抵抗などによって、トルク
センサ12が構成される。このトルクセンサ12からの
一対の出力ライン13、14は、それぞれインピーダン
ス変換用の第2のバッファアンプ15、16に接続され
ている。17、18は、これら第2のバッファアンプ1
5、16の出力端子である。
【0012】このような構成において、いま、出力ライ
ン8、9に現れる電圧を v10、v20 、第1のバ
ッファアンプ10、11の出力側に現れる電圧を v1
1、v21 、抵抗 R1 、R2 の端子に現れる電
圧を v12、v22 、出力端子17、18に現れる
電圧を v13、v23 とする。
【0013】ここで、説明を簡単にするためにバッファ
アンプのオフセットを無視すると、v11 = v10
、 v21 = v20、 v13 = v12、 v
23 = v22となる。また、両検出コイル4、5が
完全に等しい特性を持っているものとすると、 v20
 = v10  となる。さらに、 R1 = R2 
 とすると、両出力端子17、18に現れる電圧 v1
3、v23 の差は、       v13 − v2
3 = [R1/( R1+ RT )]・v10 −
 [R1/( R1+ RX )]・v20     
             = R1v10・[1/(
 R1+ RT ) − 1/( R1+ RX )]
                 = R1v10・
[( RX −  RT )/{(R1+ RT ) 
・(R1+ RX ) }] となる。ところで、通常
 R1 ≫ RT, RX とおくことができるため、 v13 − v23  ≒ ( v10 / R1 )
・ ( RX −  RT )と表すことができる。
【0014】感温抵抗 RT の温度係数をαppm/
℃として、常温(たとえば25℃)におけるその抵抗値
を RX に等しく選ぶと、 T℃における抵抗値は、
RT =   RX ・〔 1 +  α・( T −
 25 ) ]となる。この式を上式に代入すると、        v13 − v23  ≒  [ −(
 RX / R1) ・α] ・ ( T − 25 
) ・  v10 となる。
【0015】したがって、トルクセンサ12の零点出力
 v13 −v23  は、検出コイル4、5の出力電
圧 v10  に換算して、−( RX / R1) 
・α  の温度係数を持つことになる。すなわち、トル
クセンサ12の零点の温度特性を、感温抵抗 RT に
よって補償することが可能となる。 (具体例)     トルクセンサの零点の温度特性      −
500ppm/℃ (トルクセンサの定格出力    
                         
         に換算して)     トルクセン
サの感度                定格出力で
検出コイル出力の1%     R1 = R2 = 
 10kΩ    感温抵抗 RT の温度係数   
         +5000 ppm/℃  とする
と、感温抵抗 RT (= RX )の抵抗値は、−(
 RX / R1) ・α  =  −500(ppm
/ ℃) × 1%から、 RX =  500 × 0.01 × 10kΩ  
/  5000=  10Ω となる。
【0016】なお、検出コイル4、5のインピーダンス
が小さいときは、第1のバッファアンプ10、11を省
略することができる。また、上記においてはバッファア
ンプおよび抵抗 R1, R2 の温度特性を無視した
が、トルクセンサ12の温度特性にこれらの温度特性を
合わせて、同様の方法で補償することができる。
【0017】図2〜図8は、それぞれ本発明の変形実施
例を示す。感温抵抗 RT および抵抗RX は、検出
回路の温度を感知可能な適当な場所に設置することがで
きるが、以下の変形実施例では、この設置場所が様々に
変化するものについて説明する。
【0018】図2の実施例では、感温抵抗 RT およ
び抵抗 RX は抵抗 R1, R2 と直列に接続さ
れ、この感温抵抗 RT および抵抗 RX の端子が
第2のバッファアンプ15、16に接続されている。 
R3, R4 は、第1のバッファアンプ10、11の
出力側に接続された抵抗である。
【0019】図3の実施例では、感温抵抗 RT およ
び抵抗 RX は、検出コイル4、5と直列に接続され
ている。 図4の実施例では、各検出コイル4、5からの出力ライ
ン8、9は、これら検出コイル4、5からの交流出力を
整流するための全波整流回路21、22に接続されてい
る。  R51、 R52、および R61、 R62は、こ
れら整流回路21、22における入力抵抗である。そし
て、感温抵抗 RT および抵抗 RX は、検出コイ
ル4、5と整流回路21、22との間、すなわち入力抵
抗 R51、 R52、と R61、 R62とに直列
に接続されている。
【0020】図5の実施例では、感温抵抗 RT およ
び抵抗 RX は、全波整流回路21、22の内部に設
けられている。すなわち、全波整流回路21、22はバ
ッファアンプ10、11の次段に接続され、この整流回
路21、22のゲインのフィードバック抵抗 R7, 
R8 に直列に、感温抵抗 RT および抵抗 RX 
が設けられた構成となっている。
【0021】次に図6の実施例について説明する。上述
の図1〜図5の回路では図示および説明を省略したが、
本発明にもとづく磁歪式のトルクセンサでは、最終的に
両検出コイル4、5からの出力信号の差を演算すること
で、軸1に印加されるトルクの大きさが求められる。図
6において、23はこの差を演算するための差動増幅回
路であり、両整流回路21、22からの出力信号がそれ
ぞれ入力されるとともに、その差にもとづくトルク信号
Tが、その出力端子24に現れるように構成されている
。 R9, R10は差動増幅回路23の入力抵抗であ
るが、感温抵抗 RT および抵抗 RX は、それぞ
れ入力抵抗 R9, R10に直列に接続されている。
【0022】図6において、25は差動増幅回路23の
ための基準電圧発生部であり、抵抗   R11を有し
ている。図7の実施例では、この基準電圧発生部25に
、感温抵抗   RT および抵抗 RX が接続され
ている。すなわち、これら抵抗 RT 、RX は、そ
れぞれが並列接続されうえで抵抗 R11に直列に接続
されており、またこれら抵抗 RT 、 RX は、抵
抗 R12、 R13を介して、正の基準電圧源26お
よび負の基準電圧源27にそれぞれ接続されている。
【0023】このような構成によれば、温度変化が生じ
たときには、感温抵抗RT の抵抗値の変化にもとづき
差動増幅回路23への基準電圧が変化することで、検出
回路の温度特性が補償される。
【0024】図8の実施例は、図7の実施例に対し、感
温抵抗 RT および抵抗 RX と、抵抗R11との
間に、インピーダンス変換用のバッファアンプ28が設
けられた構成となっている。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、トル
クセンサの零点の温度特性を打ち消すように作用するア
ンバランスを検出回路に発生させることのできる感温抵
抗を、このトルクセンサの内部に組み込んだだけの簡単
な構成で、センサの零点の変動にともなう検出誤差の発
生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のトルクセンサの温度特性の
補償装置の回路図である。
【図2】本発明の変形実施例のトルクセンサの温度特性
の補償装置の回路図である。
【図3】本発明の他の変形実施例のトルクセンサの温度
特性の補償装置の回路図である。
【図4】本発明のさらに他の変形実施例のトルクセンサ
の温度特性の補償装置の回路図である。
【図5】本発明のさらに他の変形実施例のトルクセンサ
の温度特性の補償装置の回路図である。
【図6】本発明のさらに他の変形実施例のトルクセンサ
の温度特性の補償装置の回路図である。
【図7】本発明のさらに他の変形実施例のトルクセンサ
の温度特性の補償装置の回路図である。
【図8】本発明のさらに他の変形実施例のトルクセンサ
の温度特性の補償装置の回路図である。
【符号の説明】
1    軸 2    磁気異方性部 3    磁気異方性部 4    検出コイル 5    検出コイル 10    第1のバッファアンプ 11    第1のバッファアンプ RT   感温抵抗 12    トルクセンサ 15    第2のバッファアンプ 16    第2のバッファアンプ 21    全波整流回路 22    全波整流回路 23    差動増幅回路 25    基準電圧発生部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  トルク伝達軸の外周面に形成された磁
    気異方性部と、この磁気異方性部に対応して設けられた
    検出コイルとを備えて、前記トルク伝達軸に印加される
    トルクの大小に応じた交流信号を前記検出コイルから出
    力して前記トルクの大きさを測定するようにした磁歪式
    のトルクセンサにおいて、このトルクセンサの零点の温
    度特性を打ち消すように作用するアンバランスを検出回
    路に発生させることのできる感温抵抗を、このトルクセ
    ンサの内部に組み込んだことを特徴とするトルクセンサ
    の温度特性の補償装置。
JP3311137A 1991-03-26 1991-11-27 トルクセンサの温度特性の補償装置 Expired - Lifetime JP2633125B2 (ja)

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JP6062691 1991-03-26
JP3-60626 1991-03-26

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JP2633125B2 JP2633125B2 (ja) 1997-07-23

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