JPH06317492A - Zero point error correction method for torque sensor - Google Patents
Zero point error correction method for torque sensorInfo
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- JPH06317492A JPH06317492A JP5106315A JP10631593A JPH06317492A JP H06317492 A JPH06317492 A JP H06317492A JP 5106315 A JP5106315 A JP 5106315A JP 10631593 A JP10631593 A JP 10631593A JP H06317492 A JPH06317492 A JP H06317492A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪式トルクセンサや
ひずみゲージ式トルクセンサなどのトルクセンサの零点
誤差の補正方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for correcting a zero point error of a torque sensor such as a magnetostrictive torque sensor or a strain gauge type torque sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】たとえば磁歪式のトルクセンサとして、
トルク検出軸の外周に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磁気異方性部の透磁率の変化
を、この磁気異方性部の近傍に設けられたコイルで検出
するようにしたものが知られている。この磁歪式のトル
クセンサでは、軸に磁気異方性部が形成されたセンサ部
や、コイルを励磁するための励磁回路や、コイルからの
信号を処理する検出回路などにおいて、周囲温度の変化
や経年変化などが生じると、トルク信号値における零点
誤差の発生の原因となる。2. Description of the Related Art For example, as a magnetostrictive torque sensor,
A magnetic anisotropy portion is formed on the outer circumference of the torque detection shaft, and a change in the magnetic permeability of the magnetic anisotropy portion when torque is applied to this shaft is measured by a coil provided near the magnetic anisotropy portion. It is known that the detection is performed in. In this magnetostrictive torque sensor, changes in the ambient temperature are detected in the sensor unit in which the magnetic anisotropy portion is formed on the shaft, the excitation circuit for exciting the coil, and the detection circuit for processing the signal from the coil. If a secular change occurs, it causes a zero point error in the torque signal value.
【０００３】このため従来においては、この零点誤差を
補正するために、トルク検出軸にトルクが負荷されてい
ないときのトルク信号値すなわち零点信号値を求め、こ
の零点信号値が一定値以下となるように補正を行うなど
の手法が数多く提案されている。Therefore, in the prior art, in order to correct this zero point error, the torque signal value when the torque is not loaded on the torque detection shaft, that is, the zero point signal value is obtained, and this zero point signal value becomes a certain value or less. There have been proposed many methods for performing such correction.
【０００４】一方、ねじ締め用インパルスツールや、ね
じ締め電動工具や、ナットランナや、ねじ締め機や、こ
れらの性能を検査するトルクテスタなどにおいては、そ
の作動トルクを実時間で計測するために、上述の磁歪式
トルクセンサなどを組み込むことが提案されている。On the other hand, in an impulse tool for screw tightening, a screw tightening electric tool, a nut runner, a screw tightener, and a torque tester for inspecting the performance of these, in order to measure the operating torque in real time, It has been proposed to incorporate the above-mentioned magnetostrictive torque sensor and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、使用中にト
ルクセンサを落下させたり、衝撃を与えたりした場合に
は、その零点が大幅に変化する可能性があり、このよう
なときにも零点誤差の補正が必要である。しかし、従来
の零点補正方法では、零点が通常起こり得る程度に比較
的小幅に変化した場合には対処できるが、大幅に変化し
た場合には、同様の手法では補正することが困難である
という問題点を有する。By the way, if the torque sensor is dropped or given a shock during use, its zero point may change significantly. Even in such a case, the zero point error may occur. Need to be corrected. However, the conventional zero-point correction method can deal with a case where the zero point changes to a relatively small extent to the extent that it usually occurs, but when it changes significantly, it is difficult to correct it with the same method. Have a point.
【０００６】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、零点が比較的小幅に変化した場合はもちろんのこ
と、大幅に変化した場合にも同様に適正に零点変化の補
正を行えるようにすることを目的とする。Therefore, the present invention solves such a problem so that the zero point change can be properly corrected not only when the zero point changes in a relatively small range but also when the zero point changes significantly. The purpose is to
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、一定周期ごとにトルクの計測を起動し、起動
後の一定時間ごとにトルク信号を計測し、計測された所
定数のトルク信号値の絶対値がそれぞれ一定値以下であ
るときに、これら所定数のトルク信号値の平均値を新し
い零点として設定し、トルクの計測を起動した後の所定
時間の経過中に複数回数のトルクの計測を起動しても、
計測された所定数のトルク信号値の絶対値がそれぞれ一
定値以下になることがなかった場合には、改めて一定時
間ごとにトルク信号を計測して、計測された所定数のト
ルク信号値の最大値と最小値との差が第一の設定値以下
であるときに、それら所定数のトルク信号値の平均値を
求め、この平均値の絶対値が第二の設定値以下のとき
に、その平均値を新しい零点として設定するものであ
る。In order to achieve this object, the present invention starts a torque measurement at a constant period, measures a torque signal at a constant time after the start, and measures a predetermined number of torques. When the absolute value of the signal value is less than a certain value, the average value of these predetermined number of torque signal values is set as a new zero point, and the torque is measured multiple times during the predetermined time after starting the torque measurement. Even if you start the measurement of
If the absolute value of the measured number of torque signal values does not fall below a certain value, the torque signal is measured again every certain time, and the maximum value of the measured number of torque signal values becomes maximum. When the difference between the value and the minimum value is less than or equal to the first set value, the average value of the torque signal values of those predetermined numbers is obtained, and when the absolute value of this average value is less than or equal to the second set value, the The average value is set as a new zero point.
【０００８】[0008]
【作用】このようにすると、計測された所定数のトルク
信号値の絶対値がそれぞれ一定値以下であるときにの
み、その平均値を新しい零点として設定することで、零
点が小幅に変化したときに対応して零点補正が行われ
る。また一定周期ごとに新しい零点を求めて零点補正が
行われるため、常に零点が補正された状態でトルク測定
が行われる。そのとき、一定周期ごとのトルクの計測の
起動と軸に作用するトルクとが同期していなくても、ト
ルクが作用しているときのトルク信号値を零点設定の基
準とすることはなく、このためトルクが負荷されていな
いときのトルク信号値のみにもとづいて新たな零点が正
確に設定される。複数のトルク信号値を平均して零点を
求めるので、トルク信号に重畳するリップルの影響を受
けにくくなり、この点からも正確な零点が設定される。By doing so, the average value is set as a new zero point only when the absolute values of the measured predetermined number of torque signal values are less than or equal to a fixed value, respectively, and when the zero point changes slightly. Zero correction is performed corresponding to. In addition, since a new zero point is obtained and a zero point correction is performed at regular intervals, torque measurement is always performed with the zero point corrected. At this time, even if the start of the torque measurement for each constant cycle and the torque acting on the shaft are not synchronized, the torque signal value when the torque is acting is not used as the reference for zero point setting. Therefore, a new zero point is accurately set based only on the torque signal value when no torque is applied. Since the zero point is obtained by averaging a plurality of torque signal values, it is less likely to be affected by ripples superimposed on the torque signal, and an accurate zero point is set also from this point.
【０００９】零点が大幅に変化した場合には、計測され
た所定数のトルク信号値の最大値と最小値との差が第一
の設定値以下であり、しかもそれら所定数のトルク信号
値の平均値の絶対値が第二の設定値以下のときにのみ、
その平均値を新しい零点として設定することで零点補正
が行われる。このため、トルクが負荷されて最大値が大
きくなったときのトルク信号値を零点補正のためのデー
タとして使用することがなく、トルクが負荷されずにト
ルク信号が安定しているときのデータのみによって、正
確にその零点が計算され、零点補正が行われる。平均値
の絶対値が第二の設定値以下のときにのみ新しい零点設
定を行うため、これが第二の設定値を越える零点異常の
ときのデータによって零点設定が行われることはない。When the zero point changes significantly, the difference between the maximum value and the minimum value of the measured predetermined number of torque signal values is less than or equal to the first set value, and the predetermined number of torque signal values Only when the absolute value of the average value is less than or equal to the second set value,
Zero point correction is performed by setting the average value as a new zero point. Therefore, the torque signal value when the torque is loaded and the maximum value becomes large is not used as data for zero point correction, and only the data when the torque signal is stable without being loaded with torque is used. Accurately calculates the zero point and corrects the zero point. Since the new zero point is set only when the absolute value of the average value is less than or equal to the second set value, the zero point is not set by the data when the zero point abnormality exceeds the second set value.
【００１０】[0010]
【実施例】図５は、インパルスツール組み込み型のトル
クセンサのトルク信号値の波形を例示する。縦軸は信号
出力電圧、横軸は時間軸で100msec/div である。図６
は、図５における一つの波形を時間的に拡大して示す。
縦軸のスケールは図５と同一であるが、横軸は1msec/di
v に拡大されている。図７は、図６におけるＡ部すなわ
ちトルクの作用していない部分を縦軸、横軸ともに拡大
して示す。ノイズとしてリップルがのっていることがわ
かる。EXAMPLE FIG. 5 exemplifies a waveform of a torque signal value of a torque sensor incorporating an impulse tool. The vertical axis is the signal output voltage, and the horizontal axis is the time axis, which is 100 msec / div. Figure 6
Shows one of the waveforms in FIG. 5 enlarged in time.
The scale of the vertical axis is the same as in Fig. 5, but the horizontal axis is 1 msec / di
enlarged to v. FIG. 7 shows an enlarged view of the portion A in FIG. 6, that is, the portion where no torque acts, in both the vertical and horizontal axes. It can be seen that ripple is added as noise.
【００１１】図２は、インパルス状のトルクが負荷され
ていない時点のトルク信号値にヒステリシスなどによる
小幅の零点変化Ｈが発生している。ただし、図中の零点
変化Ｈは、理解の容易のために誇張して表示されてい
る。この場合に零点補正を行わないと、トルク測定値に
誤差が生じる。In FIG. 2, a small zero-point change H due to hysteresis or the like occurs in the torque signal value when the impulse-like torque is not loaded. However, the zero change H in the figure is exaggerated for ease of understanding. In this case, if the zero point correction is not performed, an error will occur in the torque measurement value.
【００１２】次に零点の補正方法について説明する。一
定の周期Ｔごとにトルク計測を起動し、このトルク計測
が起動されると、一定時間Ｔ０ごとにｎ回連続してトル
ク信号値Ｖtorque（ｔ）をサンプリング計測する。この
ときのトルク信号値をＶtorque（t1）、Ｖtorque
（t2）、…、Ｖtorque（ tn ）とする。Next, a method of correcting the zero point will be described. When the torque measurement is activated every fixed period T, and when this torque measurement is activated, the torque signal value Vtorque (t) is sampled and measured continuously n times at every constant time T0. The torque signal value at this time is Vtorque (t 1 ), Vtorque
(T 2 ), ..., Vtorque (t n ).
【００１３】そして、各トルク信号値Ｖtorque（t1）、
Ｖtorque（t2）、……、Ｖtorque（tn ）の絶対値がそ
れぞれ一定値ａ以下であるときに、トルク信号値Ｖtorq
ue（ti ）、Ｖtorque（ ti+1 ）、…、Ｖtorque（ t
n-j+1 ）〔 i≧１、 j≧１〕の平均値を新しい零点とし
て設定する。トルク信号値は、トルクの印加方向によっ
てその正負が変化する。Then, each torque signal value Vtorque (t 1 ),
When the absolute values of Vtorque (t 2 ), ..., Vtorque (t n ) are equal to or less than a constant value a, the torque signal value Vtorq
ue (t i ), Vtorque (t i + 1 ), ..., Vtorque (t
The average value of n-j + 1 ) [i ≧ 1, j ≧ 1] is set as a new zero point. The positive or negative of the torque signal value changes depending on the direction of torque application.
【００１４】トルク信号値の絶対値が一定値ａを越えた
ときには、新たな零点の設定は行わない。かつ上記にお
いて、 i＝１かつ j＝１と設定したときには、サンプリ
ングされたすべてのトルク信号値が平均値の演算に用い
られる。ところが、 iを２以上に設定したときには、サ
ンプリング計測された多数のトルク信号値のうち、最初
の一部を除いて平均値が算出される。また jを２以上に
設定したときには、多数のトルク信号値のうちの最後の
一部を除いて平均値が算出される。結局、 iとjとをと
もに２以上に設定することで、多数のトルク信号値のう
ちの最初の一部と最後の一部とを除いた残りの中間部分
の複数のトルク信号値だけで新しい零点が算出される。
こうすることで、確実に絶対値の小さいデータのみを用
いて、新たな零点が正確に求められる。When the absolute value of the torque signal value exceeds the constant value a, no new zero point is set. Further, in the above, when i = 1 and j = 1 are set, all the sampled torque signal values are used for the calculation of the average value. However, when i is set to 2 or more, the average value is calculated from a large number of sampled and measured torque signal values except for the first part. When j is set to 2 or more, the average value is calculated except for the last part of many torque signal values. After all, by setting both i and j to 2 or more, only a plurality of torque signal values in the remaining intermediate part except for the first part and the last part of a large number of torque signal values are used. The zero point is calculated.
By doing so, a new zero point can be accurately obtained by using only data having a small absolute value.
【００１５】次に、図２を参照して具体例を説明する。
ここで、周期Ｔ＝20msec、サンプリングのための一定時
間Ｔ０＝0.5 msec、サンプル数ｎ＝９、 i＝３、 j＝
３、トルク印加時のトルク信号値の電圧が数V のレベル
であるときに一定値ａ＝100mVとする。Next, a specific example will be described with reference to FIG.
Here, period T = 20 msec, constant time for sampling T0 = 0.5 msec, sample number n = 9, i = 3, j =
3. When the voltage of the torque signal value when the torque is applied is at a level of several V, the constant value a = 100 mV.
【００１６】このとき、一定周期Ｔ＝20msecごとにトル
クの計測を起動し、起動後に、一定時間0.5 msecごとに
９回連続してトルク信号値Ｖtorque（ｔ）をサンプリン
グ計測する。そしてその結果を、Ａ／Ｄ変換するなどに
よってメモリなどに記憶する。このときのトルク信号値
をＶtorque（t1）、Ｖtorque（t2）、…、Ｖtorque
（t9）とする。At this time, the torque measurement is started every fixed period T = 20 msec, and after the start, the torque signal value Vtorque (t) is sampled and measured continuously 9 times every fixed period 0.5 msec. Then, the result is stored in a memory or the like by A / D conversion or the like. The torque signal values at this time are Vtorque (t 1 ), Vtorque (t 2 ), ..., Vtorque
(T 9 ).
【００１７】これらトルク信号値の絶対値がそれぞれ10
0mV 以下であるなら、換言すれば、９回連続してトルク
信号値の絶対値が100mV 以下となっなら、トルク信号値
Ｖtorque（t3）、Ｖtorque（t4）、…、Ｖtorque（t7）
の５つのデータの平均値Ｍを算出し、それを新しい零点
として、その後のトルク信号値から印加トルクの大きさ
を求める。The absolute value of each of these torque signal values is 10
If it is 0 mV or less, in other words, if the absolute value of the torque signal value is 100 mV or less for nine consecutive times, the torque signal value Vtorque (t 3 ), Vtorque (t 4 ), ..., Vtorque (t 7 ).
The average value M of the five data is calculated and used as a new zero point to determine the magnitude of the applied torque from the subsequent torque signal value.
【００１８】最初の周期Ｔ＝20msec内にｎ＝９回連続し
てトルク信号値の絶対値が一定値ａ＝100mV 以下となる
ことがなかった場合には、次の周期において同様にトル
ク信号値をサンプリング計測する。そして、トルク計測
を開始してから所定時間Ｔ１＝１sec の間に、ｎ＝９回
連続してトルク信号値の絶対値が一定値ａ＝100mV 以下
となったなら、上述の零点補正を行う。If the absolute value of the torque signal value does not fall below the constant value a = 100 mV consecutively n = 9 times within the first cycle T = 20 msec, the torque signal value is similarly changed in the next cycle. Sampling measurement. Then, if the absolute value of the torque signal value becomes a constant value a = 100 mV or less n = 9 times in a predetermined time T1 = 1 sec after starting the torque measurement, the above-mentioned zero point correction is performed.
【００１９】こうすることで、図２に示された零点変化
Ｈが補正され、次回の印加トルク値の計測が正確に行わ
れる。このように絶対値が一定値ａ以下のデータのみを
用いて、新たな零点を算出して更新するため、トルク印
加時のトルク信号値が零点の算出のためのデータとして
使用されることがなく、このトルク印加時のトルク信号
のパルス波形とトルクの計測の起動とが同期していなく
ても、正確に新たな零点の値を算出することができる。By doing so, the zero point change H shown in FIG. 2 is corrected and the next applied torque value is accurately measured. In this way, since a new zero point is calculated and updated by using only data whose absolute value is equal to or less than the constant value a, the torque signal value at the time of torque application is not used as data for calculating the zero point. Even if the pulse waveform of the torque signal at the time of applying the torque and the start of the torque measurement are not synchronized, the new zero point value can be accurately calculated.
【００２０】また、上述のように、多数のトルク信号値
のうちの最初の一部と最後の一部とを除いた残りの中間
部分の複数のトルク信号値だけで新しい零点を算出する
ことで、いっそう正確に新たな零点が求められる。Further, as described above, the new zero point is calculated only by the plurality of torque signal values in the remaining intermediate portion excluding the first portion and the last portion of the many torque signal values. , More accurately, a new zero point is sought.
【００２１】しかも、複数のトルク信号値を平均して零
点を求めるので、トルク信号に重畳しているリップルの
影響を受けにくくなり、零点を正確に求めることが可能
になる。Moreover, since the zero point is obtained by averaging a plurality of torque signal values, the influence of the ripple superimposed on the torque signal is less likely to occur, and the zero point can be obtained accurately.
【００２２】図１は、図２に比べて横軸すなわち時間軸
を極端に圧縮した状態を示す。ここでは、上述の零点変
化Ｈのほかに、使用中にトルクセンサを落下させたり衝
撃を与えたりすることによる、零点の大幅な変化Ｄもが
図示されている。以下、この場合の零点の補正について
説明する。FIG. 1 shows a state in which the horizontal axis, that is, the time axis is extremely compressed as compared with FIG. Here, in addition to the zero point change H described above, a large change D of the zero point due to the torque sensor being dropped or given an impact during use is also shown. The correction of the zero point in this case will be described below.
【００２３】上述の図２にもとづく補正の際に、トルク
計測を開始してから所定時間Ｔ１＝１sec の間には、ｎ
回連続してトルク信号値の絶対値が一定値ａ以下となる
ことがなかったなら、改めてトルク計測を開始する。こ
のとき、一定時間Ｔ０ごとにｎ回連続してトルク信号値
Ｖtorque（ｔ）をサンプリング計測し、そのトルク信号
値をＶtorque（t1）、Ｖtorque（t2）、…、Ｖtorque
（ tn ）とする。During the correction based on FIG. 2 described above, n is set within a predetermined time T1 = 1 sec after starting the torque measurement.
If the absolute value of the torque signal value does not become the fixed value a or less consecutively, the torque measurement is started again. At this time, n times in succession torque signal value Vtorque (t) is sampled measured at regular time intervals T0, Vtorque the torque signal value (t 1), Vtorque (t 2), ..., Vtorque
(T n ).
【００２４】まず、サンプリング計測されたｎ個のトル
ク信号値の最大値と最小値との差が第一の設定値ｂ以下
であるかどうかを調べる。すなわち、 〔max.｛Ｖtorque（t1）、Ｖtorque（t2）、……、Ｖto
rque（ tn ）｝−min.｛Ｖtorque（t1）、Ｖtorque
（t2）、……、Ｖtorque（ tn ）｝〕≦ｂ であるかどうかを調べる。First, it is checked whether the difference between the maximum value and the minimum value of the n sampled torque signal values is less than or equal to the first set value b. That is, [max. {Vtorque (t 1 ), Vtorque (t 2 ), ..., Vto
rque (t n)} -. min {Vtorque (t 1), Vtorque
(T 2 ), ..., Vtorque (t n )}] ≦ b is checked.
【００２５】そして、この不等式が成立したときには、
トルク信号値Ｖtorque（ ti ）、Ｖtorque（ ti+1 ）、
…、Ｖtorque（ tn-j+1 ）〔 i≧１、 j≧１〕の平均値
Ｍを求める。さらに、この平均値Ｍの絶対値が第二の設
定値ｃ以下であるかどうかを調べ、もし第二の設定値ｃ
以下であればその平均値Ｍを新たな零点として設定す
る。この平均値は、トルク負荷の方向によってその正負
が変化する。When this inequality holds,
Torque signal value Vtorque (t i ), Vtorque (t i + 1 ),
, Vtorque (t n-j + 1 ) [i ≧ 1, j ≧ 1] is calculated. Furthermore, it is checked whether the absolute value of this average value M is less than or equal to the second set value c, and if the second set value c
If it is below, the average value M is set as a new zero point. The sign of this average value changes depending on the direction of the torque load.
【００２６】平均値Ｍの絶対値が第二の設定値ｃを越え
る場合には、零点変化Ｄに異常が生じていると判定でき
る。よって、このときには、新しい零点の設定は行わな
い。またトルク信号値の最大値と最小値との差が第一の
設定値ｂを越えるときには、トルクが負荷されている可
能性があるため、そのときにも新しい零点の設定は行わ
ず、それから一定の時間Ｔが経過した後に、再度、同様
にしてトルク計測を起動する。それ以後は、零点が変化
し続ける可能性があるため、零点補正が完了するまで、
一定周期Ｔごとに上記動作を繰り返す。If the absolute value of the average value M exceeds the second set value c, it can be determined that the zero point change D is abnormal. Therefore, at this time, a new zero point is not set. When the difference between the maximum value and the minimum value of the torque signal value exceeds the first set value b, the torque may be loaded. Therefore, a new zero point is not set at that time as well, and then a constant value is set. After the time T has passed, the torque measurement is similarly started again. After that, the zero point may continue to change, so until the zero point correction is completed,
The above operation is repeated every fixed period T.
【００２７】次に具体例を説明する。上述の場合と同様
に、サンプリングのための一定時間Ｔ０＝0.5 msec、周
期Ｔ＝20msec、サンプル数ｎ＝９、 i＝３、 j＝３とす
る。また、トルク印加時のトルク信号値の電圧が数V の
レベルであるときに、第一の設定値ｂ＝200mV 、第二の
設定値ｃ＝1000mVとする。Next, a specific example will be described. Similar to the case described above, it is assumed that the fixed time T0 for sampling is 0.5 msec, the period T is 20 msec, the number of samples is n = 9, i = 3, and j = 3. Further, when the voltage of the torque signal value at the time of applying torque is at a level of several V, the first set value b = 200 mV and the second set value c = 1000 mV.
【００２８】このとき、トルク計測の開始後に、一定時
間Ｔ０＝0.5 msecごとに９回連続してトルク信号値Ｖto
rque（ｔ）をサンプリング計測する。そしてその結果
を、Ａ／Ｄ変換するなどによってメモリなどに記憶す
る。このときのトルク信号値をＶtorque（t1）、Ｖtorq
ue（t2）、…、Ｖtorque（t9）とする。At this time, after the torque measurement is started, the torque signal value Vto is continuously repeated nine times at a constant time T0 = 0.5 msec.
Sampling and measuring rque (t). Then, the result is stored in a memory or the like by A / D conversion or the like. The torque signal value at this time is Vtorque (t 1 ), Vtorq
ue (t 2 ), ..., Vtorque (t 9 ).
【００２９】これらトルク信号値Ｖtorque（t1）、Ｖto
rque（t2）、…、Ｖtorque（t9）の内の最大値と最小値
とを求め、これら最大値と最小値との差が第一の設定値
ｂ＝200mV 以下であるなら、トルク信号値Ｖtorque
（t3）、Ｖtorque（t4）、…、Ｖtorque（t7）の５つの
データの平均値Ｍを算出する。そして、この平均値Ｍの
絶対値が第二の設定値ｃ＝1000mV以下であるときには、
それを新しい零点として、その後のトルク信号値から印
加トルクの大きさを求める。These torque signal values Vtorque (t 1 ) and Vto
The maximum value and the minimum value of rque (t 2 ), ..., Vtorque (t 9 ) are obtained, and if the difference between the maximum value and the minimum value is the first set value b = 200 mV or less, the torque signal Value Vtorque
An average value M of five data (t 3 ), Vtorque (t 4 ), ..., Vtorque (t 7 ) is calculated. When the absolute value of the average value M is the second set value c = 1000 mV or less,
With that as a new zero point, the magnitude of the applied torque is obtained from the subsequent torque signal value.
【００３０】こうすることで、図１に示される零点の大
幅な変化Ｄにもとづく零点誤差の発生が、確実に防止さ
れる。平均値Ｍの絶対値が第二の設定値ｃ＝1000mVを越
えるときには、零点異常と判定して、零点補正は行わ
ず、周期Ｔ＝20msecの時間経過を待つ。この場合は、ト
ルクセンサが接続されるコントローラ側で、そのトルク
センサの零点異常を検出できることになる。またトルク
信号値Ｖtorque（t1）、Ｖtorque（t2）、…、Ｖtorque
（t9）の内の最大値と最小値との差が第一の設定値ｂ＝
200mV を越えるときには、トルクが負荷されていると判
断して、この場合も零点補正は行わず、周期Ｔ＝20msec
の時間経過を待つ。By doing so, the occurrence of a zero point error due to a large change D of the zero point shown in FIG. 1 is reliably prevented. When the absolute value of the average value M exceeds the second set value c = 1000 mV, it is determined that there is a zero point abnormality, zero point correction is not performed, and the period T = 20 msec. In this case, the controller side to which the torque sensor is connected can detect the zero point abnormality of the torque sensor. Further, torque signal values Vtorque (t 1 ), Vtorque (t 2 ), ..., Vtorque
The difference between the maximum value and the minimum value of (t 9 ) is the first set value b =
When it exceeds 200 mV, it is judged that the torque is being applied, and in this case also zero point correction is not performed and the cycle T = 20 msec.
Wait for the time.
【００３１】以後、零点補正が完了して通常の計測ルー
チンに移行するまで、一定周期Ｔ＝20msecごとに上記動
作を繰り返す。このように、平均値Ｍの絶対値が第二の
設定値ｃ＝1000mVを越えたか否かを検出することで、そ
のような零点異常の発生を正しく検出することができ、
かつ異常が発生していない場合には、零点の大幅な変化
Ｄを正確に補正することができる。図５〜図７に示すよ
うなトルク波形を呈するインパルスツールに組み込んだ
トルクセンサにおいても、トルクが負荷されていないと
きを選んで零点補正することで、その零点誤差を補正で
きる。Thereafter, the above operation is repeated every fixed period T = 20 msec until the zero point correction is completed and the normal measurement routine is started. Thus, by detecting whether or not the absolute value of the average value M exceeds the second set value c = 1000 mV, it is possible to correctly detect the occurrence of such a zero point abnormality.
In addition, when no abnormality has occurred, a large change D of the zero point can be accurately corrected. Even in the torque sensor incorporated in the impulse tool exhibiting the torque waveform as shown in FIGS. 5 to 7, the zero point error can be corrected by selecting the time when no torque is applied and performing the zero point correction.
【００３２】サンプリング計測されたトルク信号値の最
大値と最小値との差が第一の設定値ｂ以下であるときに
のみ、その平均値Ｍを新しい零点として設定するため、
仮にセンサにトルクが負荷されて最大値が大きくなった
場合には零点補正が行われず、トルクが負荷されなくな
ってトルク信号が安定したときのデータだけを用いて、
正確にその零点を補正することができる。The average value M is set as a new zero point only when the difference between the maximum value and the minimum value of the sampled and measured torque signal is less than or equal to the first set value b.
If the sensor is loaded with torque and the maximum value becomes large, zero correction is not performed, and only the data when the torque is stable and the torque signal is stable is used.
The zero point can be corrected accurately.
【００３３】図３は、磁歪式トルクセンサの回路構成の
一例を示す。ここで10はトルク検出軸で、その外周面に
は、軸心に対し傾斜した磁気異方性部12が一箇所だけ形
成されている。この磁気異方性部12の周囲には、コイル
14が配置されている。FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of the magnetostrictive torque sensor. Here, 10 is a torque detection shaft, and the magnetic anisotropy portion 12 inclined with respect to the axis is formed at only one location on the outer peripheral surface thereof. A coil is placed around the magnetically anisotropic portion 12.
14 are arranged.
【００３４】コイル14は、抵抗16と、図中において実線
で示されて、温度変化にともなう零点変動を粗調整する
ための感温抵抗18とを介して、このコイル14に交流電流
を供給するための発振回路20に接続されている。感温抵
抗18は、図中において破線で示すように、抵抗16とコイ
ル14との間に設置することもでき、あるいは、さらに他
の場所に設置することもできる。抵抗16は、コイル14の
インピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する。発振回路
20と感温抵抗18との間には、整流回路とローパスフィル
タとを有した励磁電圧検出回路22が並列に接続されてい
る。The coil 14 supplies an alternating current to the coil 14 through a resistor 16 and a temperature-sensitive resistor 18 shown by a solid line in the drawing for coarsely adjusting a zero point variation due to a temperature change. Is connected to the oscillator circuit 20 for. The temperature-sensitive resistor 18 can be installed between the resistor 16 and the coil 14 as shown by a broken line in the figure, or can be installed in another place. The resistor 16 has a resistance value substantially equal to the impedance of the coil 14. Oscillator circuit
An exciting voltage detecting circuit 22 having a rectifying circuit and a low-pass filter is connected in parallel between the temperature sensitive resistor 20 and the temperature sensitive resistor 18.
【００３５】コイル14からの出力ラインは、整流回路と
ローパスフィルタとを備えたトルク検出回路24を構成し
ている。このトルク検出回路24の出力側と、励磁電圧検
出回路22の出力側とは、ともに差動増幅器26の入力側に
接続されている。差動増幅器26の出力側は、零点変動の
微調整用の差動増幅器28に接続されている。この差動増
幅器28には、前述のトルク信号値が一定値ａ以下となっ
てトルクゼロの状態であると判断されたとき、あるいは
零点の大幅な変化Ｄがあったときにセンサ出力をゼロに
するための零点のデータが、定電圧発生回路30を並設し
たＤ／Ａ変換器32を介して入力される。The output line from the coil 14 constitutes a torque detecting circuit 24 having a rectifying circuit and a low pass filter. The output side of the torque detection circuit 24 and the output side of the excitation voltage detection circuit 22 are both connected to the input side of the differential amplifier 26. The output side of the differential amplifier 26 is connected to a differential amplifier 28 for fine adjustment of zero point fluctuation. The differential amplifier 28 sets the sensor output to zero when it is determined that the torque signal value is equal to or less than the constant value a and the torque is zero, or when there is a large change D in the zero point. The data of the zero point is input through the D / A converter 32 in which the constant voltage generating circuit 30 is arranged.
【００３６】差動増幅器28の出力側は、増幅器34を介し
て、トルク検出軸10に印加されるトルクの方向を公知の
方法で検出する極性判定回路36と、ゲイン切換回路38と
に接続されている。ゲイン切換回路38は、極性判定回路
36の出力信号にもとづき、トルク検出軸10への印加トル
クの方向に対応してトルク検出信号のゲインを切換え可
能とされている。40はトルク信号ラインであり、前述の
トルク信号値が現れる。The output side of the differential amplifier 28 is connected via an amplifier 34 to a polarity judgment circuit 36 for detecting the direction of the torque applied to the torque detection shaft 10 by a known method, and a gain switching circuit 38. ing. The gain switching circuit 38 is a polarity determination circuit.
Based on the output signal of 36, the gain of the torque detection signal can be switched according to the direction of the torque applied to the torque detection shaft 10. 40 is a torque signal line, and the above-mentioned torque signal value appears.
【００３７】Ｄ／Ａ変換器32およびゲイン切換回路38に
は、演算制御回路42からの出力ラインが接続されてい
る。この演算制御回路42には、メモリ44が並設されると
ともに、データ入出力ライン46が接続されている。48は
温度センサで、その出力ラインは、Ａ／Ｄ変換器50を介
して演算制御回路42に接続されている。52はフィードバ
ックラインで、トルク信号ライン40からＡ／Ｄ変換器54
を介して演算制御回路42に接続されている。An output line from the arithmetic control circuit 42 is connected to the D / A converter 32 and the gain switching circuit 38. A memory 44 is provided in parallel with the arithmetic control circuit 42, and a data input / output line 46 is connected to the arithmetic control circuit 42. Reference numeral 48 is a temperature sensor, the output line of which is connected to the arithmetic and control circuit 42 through the A / D converter 50. 52 is a feedback line from the torque signal line 40 to the A / D converter 54
It is connected to the arithmetic and control circuit 42 via.
【００３８】このような構成によれば、感温抵抗18の働
きによって、温度変動にともなう零点変動の粗調整が行
われる。トルク信号ライン40に現れるトルク信号値は、
フィードバックライン52を介して演算制御回路42に入力
され、演算処理される。そして小幅の零点変化Ｈや零点
の大幅な変化Ｄなどを補正するために、上述のようにし
て零点のデータが求められ、その零点のデータがＤ／Ａ
変換器32を介して差動増幅器28に入力される。According to this structure, the temperature-sensitive resistor 18 acts to roughly adjust the zero-point fluctuation associated with the temperature fluctuation. The torque signal value appearing on the torque signal line 40 is
It is input to the arithmetic control circuit 42 via the feedback line 52 and subjected to arithmetic processing. Then, in order to correct the small zero point change H and the large zero point change D, the zero point data is obtained as described above, and the zero point data is D / A.
It is input to the differential amplifier 28 via the converter 32.
【００３９】ゲイン切り換え回路38においては、演算制
御回路42からの信号にもとづいて、感度補正と、温度変
化にともなう感度変動の補正とが行われる。図２に示す
ように、一定時間Ｔ０＝0.5 msecごとにたかだか10回程
度のサンプリングを行うだけであるにもかかわらず、零
点変化の補正のためのトルク計測の起動は、一定周期Ｔ
＝20msecごとという比較的長い周期ごとに行われる。そ
の理由は、演算処理回路42は、零点補正以外に、上述の
温度変化にともなう感度変動の補正などの多くの演算処
理を行わねばならず、その時間を確保するためである。In the gain switching circuit 38, the sensitivity correction and the sensitivity variation due to the temperature change are corrected based on the signal from the arithmetic control circuit 42. As shown in FIG. 2, although the sampling is performed only about 10 times at every constant time T0 = 0.5 msec, the start of the torque measurement for the correction of the zero point change is performed at the constant cycle T.
= It takes place every relatively long cycle of every 20 msec. The reason is that the arithmetic processing circuit 42 has to perform many arithmetic processings such as correction of the sensitivity variation due to the temperature change described above in addition to the zero point correction, and secures the time.
【００４０】図４は、デジタル補正方式の磁歪式トルク
センサの一例を示す。ここでは、差動増幅器26からの出
力ラインが、Ａ／Ｄ変換器56を介して演算制御回路42に
接続されている。また、トルク信号ライン40は、演算制
御回路42からＤ／Ａ変換器58を介して導き出されてい
る。FIG. 4 shows an example of a digital correction type magnetostrictive torque sensor. Here, the output line from the differential amplifier 26 is connected to the arithmetic control circuit 42 via the A / D converter 56. The torque signal line 40 is derived from the arithmetic control circuit 42 via the D / A converter 58.
【００４１】このデジタル補正方式のトルクセンサ１で
は、本発明にもとづく零点の補正動作や、その他のアナ
ログ方式のものと同様の各種の補正を、演算制御回路42
においてデジタル演算により行う。In the torque sensor 1 of the digital correction type, the operation control circuit 42 performs the correction operation of the zero point according to the present invention and various corrections similar to those of other analog type.
In digital operation.
【００４２】なお、このようにデジタル演算にて補正を
行うものでは、図２に示すようなパルストルク信号を正
確に計測するためには、このトルク信号をＡ／Ｄ変換器
56によって高速に変換しなければならない。具体的に
は、たとえばサンプリング間隔0.02msec、サンプル数 1
00〜200 程度が要求される。Incidentally, in the case where the correction is performed by the digital calculation as described above, in order to accurately measure the pulse torque signal as shown in FIG. 2, this torque signal is converted into an A / D converter.
56 must be converted at high speed. Specifically, for example, the sampling interval is 0.02 msec, the number of samples is 1
00 to 200 is required.
【００４３】以上においては、本発明の方法を磁歪式ト
ルクセンサに適用した場合を具体例として説明したが、
ひずみゲージ式トルクセンサなどの他の方式のトルクセ
ンサにも、もちろん適用可能である。また本発明の技術
思想は、上述のトルクセンサ以外の、ロードセル、圧力
センサなどの各種センサにも適用できることは明らかで
ある。The case where the method of the present invention is applied to a magnetostrictive torque sensor has been described above as a specific example.
Of course, it can be applied to other types of torque sensors such as a strain gauge type torque sensor. Further, it is obvious that the technical idea of the present invention can be applied to various sensors such as a load cell and a pressure sensor other than the torque sensor described above.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、零点
が小幅に変化したときに計測された所定数のトルク信号
値の絶対値がそれぞれ一定値以下であるとき、および零
点が大幅に変化したときに計測された所定数のトルク信
号値の最大値と最小値との差が第一の設定値以下である
ときにのみ、その平均値を新しい零点として設定するた
め、一定周期ごとのトルクの計測の起動と軸に作用する
トルクとが同期していなくても、トルクが作用している
ときのトルク信号値を零点設定の基準とすることはな
く、このためトルクが負荷されていないときのトルク信
号値のみにもとづいて新たな零点を正確に設定すること
ができる。複数のトルク信号値を平均して零点を求める
ので、トルク信号に重畳するリップルの影響を受けにく
くなり、この点からも正確に零点を設定できる。また零
点が大幅に変化したときに平均値の絶対値が第二の設定
値以下のときにのみ新しい零点設定を行うため、これが
第二の設定値を越える零点異常のときのデータにより零
点を補正することを防止できるとともに、トルクセンサ
外でその零点異常を検出することができる。As described above, according to the present invention, when the absolute value of a predetermined number of torque signal values measured when the zero point changes in a small amount is less than a fixed value, and when the zero point changes significantly. When the difference between the maximum value and the minimum value of the predetermined number of torque signal values measured at the time is less than or equal to the first set value, the average value is set as a new zero point. Even if the start of measurement and the torque acting on the axis are not synchronized, the torque signal value when torque is acting is not used as the reference for zero point setting, so when torque is not loaded. It is possible to accurately set a new zero point based only on the torque signal value of. Since the zero point is obtained by averaging a plurality of torque signal values, it is less likely to be affected by ripples superimposed on the torque signal, and the zero point can be set accurately from this point as well. Also, when the zero point changes significantly, a new zero point is set only when the absolute value of the average value is less than or equal to the second set value.Therefore, the zero point is corrected by the data when the zero point abnormality exceeds the second set value. This can be prevented, and the zero point abnormality can be detected outside the torque sensor.
【図１】インパルス状のトルクが負荷されるトルクセン
サに小幅な零点変化と大幅な零点変化とが生じている様
子を示す図てある。FIG. 1 is a diagram showing a state in which a small zero point change and a large zero point change occur in a torque sensor loaded with impulse-shaped torque.
【図２】図１に比べ時間軸を拡大して示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an enlarged time axis as compared with FIG.
【図３】本発明を適用した磁歪式トルクセンサの回路構
成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a magnetostrictive torque sensor to which the present invention is applied.
【図４】本発明を適用した磁歪式トルクセンサの回路構
成の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of the circuit configuration of the magnetostrictive torque sensor to which the present invention is applied.
【図５】インパルスツール組み込み型のトルクセンサの
トルク信号値の波形を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of a torque signal value of a torque sensor incorporating an impulse tool.
【図６】図５における一つの波形を時間的に拡大して示
す図である。6 is a diagram showing one of the waveforms in FIG. 5 in an enlarged scale with respect to time.
【図７】図６におけるＡ部を拡大して示す図である。7 is an enlarged view showing a portion A in FIG.
Ｔ 一定周期 Ｔ０ 一定時間 Ｖtorque（ｔ） トルク信号値 ａ 一定値 ｂ 第一の設定値 ｃ 第二の設定値 Ｍ 平均値 Ｈ 零点変化 Ｄ 零点の大幅な変化 T constant cycle T0 constant time Vtorque (t) torque signal value a constant value b first set value c second set value M mean value H zero point change D zero point significant change
Claims (1)
起動後の一定時間ごとにトルク信号を計測し、計測され
た所定数のトルク信号値の絶対値がそれぞれ一定値以下
であるときに、これら所定数のトルク信号値の平均値を
新しい零点として設定し、トルクの計測を起動した後の
所定時間の経過中に複数回数のトルクの計測を起動して
も、計測された所定数のトルク信号値の絶対値がそれぞ
れ一定値以下になることがなかった場合には、改めて一
定時間ごとにトルク信号を計測して、計測された所定数
のトルク信号値の最大値と最小値との差が第一の設定値
以下であるときに、それら所定数のトルク信号値の平均
値を求め、この平均値の絶対値が第二の設定値以下のと
きに、その平均値を新しい零点として設定することを特
徴とするトルクセンサの零点誤差の補正方法。1. A torque measurement is activated at regular intervals,
The torque signal is measured at fixed time intervals after startup, and when the absolute values of the measured torque signal values are below a certain value, the average value of these torque signal values is set as a new zero point. However, even if the torque measurement is started multiple times during the predetermined time after starting the torque measurement, the absolute value of the measured predetermined number of torque signal values does not fall below a certain value. In this case, the torque signal is measured again at regular intervals, and when the difference between the maximum value and the minimum value of the measured predetermined number of torque signal values is less than or equal to the first set value, the predetermined number A method for correcting a zero point error of a torque sensor, characterized in that an average value of the torque signal values is obtained, and when the absolute value of the average value is equal to or less than a second set value, the average value is set as a new zero point.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106315A JP2803967B2 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Correction method for zero error of torque sensor |
| US08/222,652 US5483820A (en) | 1993-04-06 | 1994-04-01 | Method for zero correction in torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317492A true JPH06317492A (en) | 1994-11-15 |
| JP2803967B2 JP2803967B2 (en) | 1998-09-24 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010273799A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Omron Corp | Magnet detector and method for detecting magnet |
| US10000195B2 (en) | 2013-07-30 | 2018-06-19 | Shimano Inc. | Bicycle control apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6341141B2 (en) * | 2015-04-22 | 2018-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | Correction method of zero error of torque sensor |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP5106315A patent/JP2803967B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JP2803967B2 (en) | 1998-09-24 |
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