JPH07117463B2 - トルク測定装置 - Google Patents
トルク測定装置Info
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- JPH07117463B2 JPH07117463B2 JP62334861A JP33486187A JPH07117463B2 JP H07117463 B2 JPH07117463 B2 JP H07117463B2 JP 62334861 A JP62334861 A JP 62334861A JP 33486187 A JP33486187 A JP 33486187A JP H07117463 B2 JPH07117463 B2 JP H07117463B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はトルク測定装置に関し、特にエンジン、モー
タ、産業機械駆動用の軸などのトルクを非接触で測定可
能なトルク測定装置に関する。
タ、産業機械駆動用の軸などのトルクを非接触で測定可
能なトルク測定装置に関する。
従来の技術 従来のこの種のトルク測定装置として、特許第169326号
明細書に開示されるものがある。これは、第10図に示さ
れるように、強磁性並びに磁歪性を有する軸１の外周
に、この軸１の回転軸心の方向と45度の角度をなして互
いに反対方向に傾斜するナーリング部2,3を形成し、各
ナーリング部2,3の外周に励磁コイル４および検出コイ
ル5,6をそれぞれ配置したものである。
明細書に開示されるものがある。これは、第10図に示さ
れるように、強磁性並びに磁歪性を有する軸１の外周
に、この軸１の回転軸心の方向と45度の角度をなして互
いに反対方向に傾斜するナーリング部2,3を形成し、各
ナーリング部2,3の外周に励磁コイル４および検出コイ
ル5,6をそれぞれ配置したものである。
このような構成によれば、ナーリング部2,3により磁気
異方性が与えられ、伝達トルクにもとづく各ナーリング
部2,3での透磁率の変化が検出コイル5,6にて検出され
る。このとき、ナーリング部2,3は互いに反対方向に傾
斜しているため、その一方のナーリング方向に圧縮力が
作用すると、他方のナーリング方向には引張力が作用す
る。このため、第11図に示すように、コイル5,6のうち
一方の検出電圧７はトルクの増加にしたがって増加し、
反対に他方のコイルの検出電圧８は減少する。ここで、
一方のコイルの検出電圧７と他方のコイルの検出電圧８
との差をとって合成すると、第12図に示すように、トル
クの変化のみを示すトルク検出電圧９が得られる。
異方性が与えられ、伝達トルクにもとづく各ナーリング
部2,3での透磁率の変化が検出コイル5,6にて検出され
る。このとき、ナーリング部2,3は互いに反対方向に傾
斜しているため、その一方のナーリング方向に圧縮力が
作用すると、他方のナーリング方向には引張力が作用す
る。このため、第11図に示すように、コイル5,6のうち
一方の検出電圧７はトルクの増加にしたがって増加し、
反対に他方のコイルの検出電圧８は減少する。ここで、
一方のコイルの検出電圧７と他方のコイルの検出電圧８
との差をとって合成すると、第12図に示すように、トル
クの変化のみを示すトルク検出電圧９が得られる。
また、従来の他のトルク検出装置として、特開昭59−16
6827号公報に示されるものがある。これは、第10図にお
けるナーリング部に代えて、同様に互いに反対方向に傾
斜したアモルファス強磁性層を、接着、メッキ、その他
により回転軸の表面に形成したものである。このような
ものによれば、強磁性を有しない軸についてもトルクの
測定が可能になる。
6827号公報に示されるものがある。これは、第10図にお
けるナーリング部に代えて、同様に互いに反対方向に傾
斜したアモルファス強磁性層を、接着、メッキ、その他
により回転軸の表面に形成したものである。このような
ものによれば、強磁性を有しない軸についてもトルクの
測定が可能になる。
発明が解決しようとする問題点 ところが、このような従来のものでは、伝達トルクが負
荷されていない状態で両検出コイル5,6から出力される
検出電圧7,8のバランスが、温度変化や経年変化によっ
て変化する傾向がある。これは、軸１における軸心方向
の磁性（透磁率、磁歪率）が変化したり、軸を貫通する
磁力線に起因する鉄損が変化するほかに、励磁コイル
４、検出コイル5,6や軸１の磁性層などに材料や製造上
のバラツキが存在することによる。この結果、第11図に
おける検出電圧7,8のゼロ点が変化し、両者の交点が図
の縦軸上から側方へずれることになって、トルクの測定
値に誤差を及ぼす。
荷されていない状態で両検出コイル5,6から出力される
検出電圧7,8のバランスが、温度変化や経年変化によっ
て変化する傾向がある。これは、軸１における軸心方向
の磁性（透磁率、磁歪率）が変化したり、軸を貫通する
磁力線に起因する鉄損が変化するほかに、励磁コイル
４、検出コイル5,6や軸１の磁性層などに材料や製造上
のバラツキが存在することによる。この結果、第11図に
おける検出電圧7,8のゼロ点が変化し、両者の交点が図
の縦軸上から側方へずれることになって、トルクの測定
値に誤差を及ぼす。
また、伝達トルク負荷時の検出感度が温度変化や経年変
化などによって変化する。これは、軸１の磁歪率や透磁
率が温度によって変化するためである。この結果、第11
図における両検出電圧7,8の特性線が上下に移動すると
ともにその傾きが変化し、やはりトルクの測定値に誤差
を及ぼす。
化などによって変化する。これは、軸１の磁歪率や透磁
率が温度によって変化するためである。この結果、第11
図における両検出電圧7,8の特性線が上下に移動すると
ともにその傾きが変化し、やはりトルクの測定値に誤差
を及ぼす。
さらに、測定用の電子回路における各種部品、材料に温
度変化や経年変化にもとづく各種誤差が生じ、この誤差
が上記励磁特性などの変化に重畳して、ゼロ点変化が拡
大するという問題点もある。
度変化や経年変化にもとづく各種誤差が生じ、この誤差
が上記励磁特性などの変化に重畳して、ゼロ点変化が拡
大するという問題点もある。
このような温度変化には、軸全体の温度が変化する場合
や、軸の長さ方向に温度差を生ずる場合がある。これら
の何れの場合にもトルク検出電圧に誤差を発生する。
や、軸の長さ方向に温度差を生ずる場合がある。これら
の何れの場合にもトルク検出電圧に誤差を発生する。
そこで本発明はこのような問題点を解決し、上記バラン
ス、ゼロ点および感度の変化によってトルク測定値に誤
差が生じることを防止することを目的とする。
ス、ゼロ点および感度の変化によってトルク測定値に誤
差が生じることを防止することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、トルク伝達軸の回
転軸心の方向と角度をなし、互いに反対方向に傾斜して
磁気異方性を付与された第１および第２のトルク検出用
ナーリング加工部と、各トルク検出用ナーリング加工部
における透磁率の変化を検出可能な第１および第２の検
出コイルとを備えたトルク検出部を有し、かつ 前記第１および第２のトルク検出用ナーリング加工部の
両側方の近傍における軸の外周面にそれぞれ形成されて
前記軸の回転軸心と平行な方向に磁気異方性を付与され
た第１および第２の補正用ナーリング加工部と、各補正
用ナーリング加工部における透磁率の変化を検出可能な
第１および第２の補正コイルとを備えた補正部を有する
構成としたものである。
転軸心の方向と角度をなし、互いに反対方向に傾斜して
磁気異方性を付与された第１および第２のトルク検出用
ナーリング加工部と、各トルク検出用ナーリング加工部
における透磁率の変化を検出可能な第１および第２の検
出コイルとを備えたトルク検出部を有し、かつ 前記第１および第２のトルク検出用ナーリング加工部の
両側方の近傍における軸の外周面にそれぞれ形成されて
前記軸の回転軸心と平行な方向に磁気異方性を付与され
た第１および第２の補正用ナーリング加工部と、各補正
用ナーリング加工部における透磁率の変化を検出可能な
第１および第２の補正コイルとを備えた補正部を有する
構成としたものである。
作用 このような構成において、トルク伝達軸にトルクが印加
されると、このトルク伝達軸の表面には、この印加トル
クにもとづく表面主応力が発生する。この表面主応力
は、トルク伝達軸の回転軸心に関し45度の方向の引張主
応力と、この引張主応力と大きさが等しいが−45度の方
向となる圧縮主応力とによって構成される。ところが、
引張主応力にもとづく軸材の透磁率の変化と圧縮主応力
にもとづく軸材の透磁率の変化とは、互いに異なるのが
一般的である。したがって、単なる軸の外面部や、軸の
表面に回転軸心と平行な方向のアモルファス磁性層など
を接着しただけの部分では、この軸にトルクが加わって
いるときには、これら外面部や磁性層の接着部は実際上
は印加トルクの影響を受ける。これに対し、上述のよう
に軸の表面に回転軸心と平行な方向の補正用ナーリング
加工部を形成した場合には、その形成方向による効果と
ナーリングの形状効果との相乗効果によって、このナー
リング加工部の溝の山の部分や谷の部分には、トルクの
印加にもとづく張力や圧縮力はほとんど発生しない。し
たがって補正コイルは、トルクの印加中においても、軸
の材料の透磁率、磁歪率のみに関係した出力を出すこと
になる。すなわち、補正用ナーリング加工部はトルクに
対して無感度となり、このため温度変化や経年変化にも
とづいて発生する各種誤差を、トルクの印加の影響を受
けることなく補正することが可能となる。また第１およ
び第２の一対の補正用ナーリング加工部を、トルク検出
用ナーリング加工部のそれぞれの近傍に設けたため、回
転軸心の方向に温度勾配を有する軸、たとえば後述のエ
ンジンの出力軸のような軸の温度変化をも正確に補正す
ることが可能となる。
されると、このトルク伝達軸の表面には、この印加トル
クにもとづく表面主応力が発生する。この表面主応力
は、トルク伝達軸の回転軸心に関し45度の方向の引張主
応力と、この引張主応力と大きさが等しいが−45度の方
向となる圧縮主応力とによって構成される。ところが、
引張主応力にもとづく軸材の透磁率の変化と圧縮主応力
にもとづく軸材の透磁率の変化とは、互いに異なるのが
一般的である。したがって、単なる軸の外面部や、軸の
表面に回転軸心と平行な方向のアモルファス磁性層など
を接着しただけの部分では、この軸にトルクが加わって
いるときには、これら外面部や磁性層の接着部は実際上
は印加トルクの影響を受ける。これに対し、上述のよう
に軸の表面に回転軸心と平行な方向の補正用ナーリング
加工部を形成した場合には、その形成方向による効果と
ナーリングの形状効果との相乗効果によって、このナー
リング加工部の溝の山の部分や谷の部分には、トルクの
印加にもとづく張力や圧縮力はほとんど発生しない。し
たがって補正コイルは、トルクの印加中においても、軸
の材料の透磁率、磁歪率のみに関係した出力を出すこと
になる。すなわち、補正用ナーリング加工部はトルクに
対して無感度となり、このため温度変化や経年変化にも
とづいて発生する各種誤差を、トルクの印加の影響を受
けることなく補正することが可能となる。また第１およ
び第２の一対の補正用ナーリング加工部を、トルク検出
用ナーリング加工部のそれぞれの近傍に設けたため、回
転軸心の方向に温度勾配を有する軸、たとえば後述のエ
ンジンの出力軸のような軸の温度変化をも正確に補正す
ることが可能となる。
実施例 第１図において、11はトルク伝達用の軸であり、たとえ
ばエンジンの出力を作業装置に伝達するために用いられ
る。軸11の外周面には、この軸11の回転軸心の方向と20
〜60度、好ましくは45度の角度をなして、互いに反対方
向に傾斜した磁気異方性を付与されたトルク検出用ナー
リング加工部としてのトルク検出用磁気異方性部12,13
が、互いに所定距離をおいて設けられている。このトル
ク検出用磁気異方性部12,13は、軸11の外周面をナーリ
ング加工することによって形成されている。
ばエンジンの出力を作業装置に伝達するために用いられ
る。軸11の外周面には、この軸11の回転軸心の方向と20
〜60度、好ましくは45度の角度をなして、互いに反対方
向に傾斜した磁気異方性を付与されたトルク検出用ナー
リング加工部としてのトルク検出用磁気異方性部12,13
が、互いに所定距離をおいて設けられている。このトル
ク検出用磁気異方性部12,13は、軸11の外周面をナーリ
ング加工することによって形成されている。
トルク検出用磁気異方性部12,13を間にはさんで軸心方
向に距離をおいた位置には、これら各トルク検出用磁気
異方性部12,13の近傍における軸11の外周面に、補正用
ナーリング加工部としての補正用磁気異方性部14,15が
それぞれ設けられている。これら補正用磁気異方性部1
4,15は、軸11の回転軸心と平行な方向に磁気異方性が付
与されており、トルク検出用磁気異方性部12,13と同様
のナーリング加工による軸方向の磁気異方性の形成によ
り構成されている。
向に距離をおいた位置には、これら各トルク検出用磁気
異方性部12,13の近傍における軸11の外周面に、補正用
ナーリング加工部としての補正用磁気異方性部14,15が
それぞれ設けられている。これら補正用磁気異方性部1
4,15は、軸11の回転軸心と平行な方向に磁気異方性が付
与されており、トルク検出用磁気異方性部12,13と同様
のナーリング加工による軸方向の磁気異方性の形成によ
り構成されている。
各磁気異方性部12,13,14,15の外周には、励磁コイル16,
17,18,19がそれぞれ配置されている。また、各励磁コイ
ル16,17,18,19のさらに外周には、トルク検出用磁気異
方性部12,13に対応した検出コイル20,21と、補正用磁気
異方性部14,15に対応した補正コイル22,23とが、それぞ
れ設けられている。24はコアで、硅素鋼板フェライト等
の強磁性体により形成されて磁束の通路を構成するとと
もに、各コイル16…23を収容するためのケーシングとし
て利用される。
17,18,19がそれぞれ配置されている。また、各励磁コイ
ル16,17,18,19のさらに外周には、トルク検出用磁気異
方性部12,13に対応した検出コイル20,21と、補正用磁気
異方性部14,15に対応した補正コイル22,23とが、それぞ
れ設けられている。24はコアで、硅素鋼板フェライト等
の強磁性体により形成されて磁束の通路を構成するとと
もに、各コイル16…23を収容するためのケーシングとし
て利用される。
第２図は、トルク測定回路を示す。図において、25は発
振器で、この発振器25には、パワー増幅器にて構成され
る交流式の第１の電源26が接続されている。また、第１
の電源26の出力端子には、やはりパワー増幅器にて構成
される交流式の第２の電源27の入力端子が接続されてい
る。励磁コイル16,18は直列に配置されて第２の電源27
に接続され、また励磁コイル17,19は、これも直列に接
続されて、第１の電源26に接続されている。検出コイル
20,21および補正コイル22,23は、それぞれ、整流器28,2
9,30,31と、抵抗およびコンデンサにより構成されるフ
ィルタ32,33,34,35と、AD変換器36,37,38,39とを介し
て、CPU40に接続されている。
振器で、この発振器25には、パワー増幅器にて構成され
る交流式の第１の電源26が接続されている。また、第１
の電源26の出力端子には、やはりパワー増幅器にて構成
される交流式の第２の電源27の入力端子が接続されてい
る。励磁コイル16,18は直列に配置されて第２の電源27
に接続され、また励磁コイル17,19は、これも直列に接
続されて、第１の電源26に接続されている。検出コイル
20,21および補正コイル22,23は、それぞれ、整流器28,2
9,30,31と、抵抗およびコンデンサにより構成されるフ
ィルタ32,33,34,35と、AD変換器36,37,38,39とを介し
て、CPU40に接続されている。
CPU40には、両電源26,27の出力を遮断させるための電源
遮断用信号線41がDA変換器42を伴って接続されている。
またCPU40には、両電源26,27を構成するパワー増幅器の
増幅率を調節してその出力を調整する電源制御用信号線
43,44が、それぞれ接続されている。45,46は、各信号線
43,44に介装されたDA変換器である。47は基準値設定装
置で、デジタル設定あるいはメモリによりソフトウェア
的に設定される基準値EsをCPU40へ入力する。またCPU40
にはタイミング回路48が接続され、本回路のための動作
タイミングを設定する。49はトルク信号の出力端子であ
る。50,51,52はマニュアルスイッチで、本回路の動作タ
イミングに関係なく各種誤差を後述するように随時補正
するために用いられる。
遮断用信号線41がDA変換器42を伴って接続されている。
またCPU40には、両電源26,27を構成するパワー増幅器の
増幅率を調節してその出力を調整する電源制御用信号線
43,44が、それぞれ接続されている。45,46は、各信号線
43,44に介装されたDA変換器である。47は基準値設定装
置で、デジタル設定あるいはメモリによりソフトウェア
的に設定される基準値EsをCPU40へ入力する。またCPU40
にはタイミング回路48が接続され、本回路のための動作
タイミングを設定する。49はトルク信号の出力端子であ
る。50,51,52はマニュアルスイッチで、本回路の動作タ
イミングに関係なく各種誤差を後述するように随時補正
するために用いられる。
次に、上記構成にもとづく動作を説明する。電源26,27
を投入すると、検出コイル20,21および補正コイル22,23
に出力電圧が現われ、各電圧は、AD変換器37,38,36,39
の出力側すなわちCPU40の入力側では、それぞれV1,V2,S
1,S2という値になる。また、これらの値はCPU40の内部
で演算処理され、それぞれV1′,V2′,S1′,S2′という
値に変換される。
を投入すると、検出コイル20,21および補正コイル22,23
に出力電圧が現われ、各電圧は、AD変換器37,38,36,39
の出力側すなわちCPU40の入力側では、それぞれV1,V2,S
1,S2という値になる。また、これらの値はCPU40の内部
で演算処理され、それぞれV1′,V2′,S1′,S2′という
値に変換される。
軸11にトルクが作用すると、第11図で説明した場合と同
様に、検出コイル20,21の出力電圧がAD変換を経由した
値をV1,V2として、第３図に示すものが得られる。そし
て、これらの値V1,V2は後述のようにCPU40の内部で、演
算処理されてV1′,V2′という値に変換され、両者の差V
1′−V2′に適当な定数ｋを乗じた値ｋ（V1′−V2′）
が、トルク信号として出力端子49から出力される。第４
図は、第３図の出力電圧V1,V2にもとづくトルク信号Ｔ
の例を示す。
様に、検出コイル20,21の出力電圧がAD変換を経由した
値をV1,V2として、第３図に示すものが得られる。そし
て、これらの値V1,V2は後述のようにCPU40の内部で、演
算処理されてV1′,V2′という値に変換され、両者の差V
1′−V2′に適当な定数ｋを乗じた値ｋ（V1′−V2′）
が、トルク信号として出力端子49から出力される。第４
図は、第３図の出力電圧V1,V2にもとづくトルク信号Ｔ
の例を示す。
温度変化や経年変化により発生する誤差は、次のように
して補正される。
して補正される。
すなわち、まずゼロ点補正が行われる。このためには例
えば１分間に１回ある設定されたタイミング毎に電源遮
断用信号線41を介して、両電源26,27の出力が遮断され
る。すると、各励磁コイル16,17,18,19の励磁電圧が０
になるため、これに対応する検出コイル20,21および補
正コイル22,23の出力電圧も０となる。したがって、こ
のとき各AD変換器36,37,38,39の出力が０以外の値、た
とえばV1＝ε1,V2＝ε2,S1＝δ1,S2＝δ２になっている
と、これらの誤差は電子回路の温度トリフト等何らかの
原因によるものである。そこでCPU40により、V1′＝V1
−ε1,V2′＝V2−ε2,S1′＝S1−δ1,S2′＝S2−δ２と
なるよう演算により較正される。これによりゼロ点補正
の演算が完了すればV1′＝V2′＝S1′＝S2′＝０とな
り、ゼロ点補正が完了した後の次のタイミングではε1,
ε2,δ1,δ２の回路誤差の補正された新しいデータ
V1′,V2′,S1′,S2′が得られる。
えば１分間に１回ある設定されたタイミング毎に電源遮
断用信号線41を介して、両電源26,27の出力が遮断され
る。すると、各励磁コイル16,17,18,19の励磁電圧が０
になるため、これに対応する検出コイル20,21および補
正コイル22,23の出力電圧も０となる。したがって、こ
のとき各AD変換器36,37,38,39の出力が０以外の値、た
とえばV1＝ε1,V2＝ε2,S1＝δ1,S2＝δ２になっている
と、これらの誤差は電子回路の温度トリフト等何らかの
原因によるものである。そこでCPU40により、V1′＝V1
−ε1,V2′＝V2−ε2,S1′＝S1−δ1,S2′＝S2−δ２と
なるよう演算により較正される。これによりゼロ点補正
の演算が完了すればV1′＝V2′＝S1′＝S2′＝０とな
り、ゼロ点補正が完了した後の次のタイミングではε1,
ε2,δ1,δ２の回路誤差の補正された新しいデータ
V1′,V2′,S1′,S2′が得られる。
次のタイミングでは両検出部および両補正部のバランス
補正が行われる。すなわち、検出コイル18,19のバラン
スがくずれると、検出電圧V1,V2が第５図のようにな
り、これに対応したトルク信号Ｔも第６図に示すように
正規の状態から変動することになるため、これを補正す
る。
補正が行われる。すなわち、検出コイル18,19のバラン
スがくずれると、検出電圧V1,V2が第５図のようにな
り、これに対応したトルク信号Ｔも第６図に示すように
正規の状態から変動することになるため、これを補正す
る。
このために、CPU40の内部で補正電圧S1,S2の補正データ
S1′,S2′の差S1′−S2′が演算される。そして、電源
制御用信号線43を介して、第２の電源27へ制御信号が送
られ、S1′−S2′＝０となるように電源27が調整され
る。こうすることにより、直列に接続された励磁コイル
16,18の励磁電圧が同時に調整され、出力S1並びに出力V
1が補正され、S1とS2とのバランス、すなわちV1とV2の
バランスが同時に補正される。この結果、第５図および
第６図に示された線図が、第３図および第４図に示され
る毎くトルクゼロの場合にV1＝V2に近づくように補正さ
れる。
S1′,S2′の差S1′−S2′が演算される。そして、電源
制御用信号線43を介して、第２の電源27へ制御信号が送
られ、S1′−S2′＝０となるように電源27が調整され
る。こうすることにより、直列に接続された励磁コイル
16,18の励磁電圧が同時に調整され、出力S1並びに出力V
1が補正され、S1とS2とのバランス、すなわちV1とV2の
バランスが同時に補正される。この結果、第５図および
第６図に示された線図が、第３図および第４図に示され
る毎くトルクゼロの場合にV1＝V2に近づくように補正さ
れる。
次に、感度補正が行われる。すなわち、上述のバランス
補正が行われた段階では、第７図に示すように両信号
V1′,V2′の出力線の交点Ａはトルクゼロ上に来る。と
ころが、温度変化などによって軸材の磁気特性が変動す
ると、両信号V1′,V2′の出力線はその勾配（すなわち
感度）が変化するとともに第７図における平均レベルEm
も変動して、第８図に実線で示すようにEmがEm′に変化
する。この結果、ｋ（V1′−V2′）で表されるトルク信
号線の傾斜（第４図参照）が変化してしまい、測定角度
が変化する。
補正が行われた段階では、第７図に示すように両信号
V1′,V2′の出力線の交点Ａはトルクゼロ上に来る。と
ころが、温度変化などによって軸材の磁気特性が変動す
ると、両信号V1′,V2′の出力線はその勾配（すなわち
感度）が変化するとともに第７図における平均レベルEm
も変動して、第８図に実線で示すようにEmがEm′に変化
する。この結果、ｋ（V1′−V2′）で表されるトルク信
号線の傾斜（第４図参照）が変化してしまい、測定角度
が変化する。
そこで、両信号V1′,V2′の平均値Em′を所定値Emに戻
し、その傾きを所定のものとして、感度特性が一定にな
るように、補正を行う。
し、その傾きを所定のものとして、感度特性が一定にな
るように、補正を行う。
ここでは、平均値を代表する検出値として両信号の和
V1′＋V2′（平均値の２倍の値）を用いる。この値が、
基準値設定装置47によりCPU40に入力される設定値Esと
等しくなるよう、すなわち（V1′＋V2′）−Es＝０とな
るよう制御する。具体的には、電源制御用線44により第
１の電源26を調整し、その出力レベルを増減させる。す
ると、第２の電源27は第１の電源26出力側に接続されて
いるため、両電源26,27は同時に出力レベルが増減し、
両検出部のバランスをくずすことなく、V1′＋V2′がEs
に等しくなるように制御される。このように両信号
V1′,V2′の出力レベルが所定値に戻されると、第８図
で破線で示すように、それに応じて両者の傾きも所定の
ものとなり、感度補正が完了する。
V1′＋V2′（平均値の２倍の値）を用いる。この値が、
基準値設定装置47によりCPU40に入力される設定値Esと
等しくなるよう、すなわち（V1′＋V2′）−Es＝０とな
るよう制御する。具体的には、電源制御用線44により第
１の電源26を調整し、その出力レベルを増減させる。す
ると、第２の電源27は第１の電源26出力側に接続されて
いるため、両電源26,27は同時に出力レベルが増減し、
両検出部のバランスをくずすことなく、V1′＋V2′がEs
に等しくなるように制御される。このように両信号
V1′,V2′の出力レベルが所定値に戻されると、第８図
で破線で示すように、それに応じて両者の傾きも所定の
ものとなり、感度補正が完了する。
上述のゼロ点補正、バランス補正および感度補正は、タ
イミング回路48により、一定のタイミングでこの順に行
われる。すなわち、たとえば第９図に示すように、１サ
イクルを１分間として、その最初の50ミリ秒でゼロ補正
を行い、次の50ミリ秒でバランス補正を行い、残りの時
間内において感度補正を常時すなわち多数回行い、この
ようなサイクルを繰返し実行するものである。なお、ゼ
ロ補正及びバランス補正動作中は、前回のサイクルの最
終時点のトルク信号を端子49から出力する。
イミング回路48により、一定のタイミングでこの順に行
われる。すなわち、たとえば第９図に示すように、１サ
イクルを１分間として、その最初の50ミリ秒でゼロ補正
を行い、次の50ミリ秒でバランス補正を行い、残りの時
間内において感度補正を常時すなわち多数回行い、この
ようなサイクルを繰返し実行するものである。なお、ゼ
ロ補正及びバランス補正動作中は、前回のサイクルの最
終時点のトルク信号を端子49から出力する。
このような自動的なサイクル動作に加えて、手動により
随時補正を行うことができる。
随時補正を行うことができる。
たとえば、ゼロ点補正のためのマニュアルスイッチ50を
操作すると、その信号がCPU40に取り込まれ、このスイ
ッチ50を操作している間中、上述のゼロ点補正の動作を
繰り返し実行する。このとき操作者へのトルク指示値を
０として、補正動作中であることを表示する。スイッチ
操作を終えると、補正後のデータによるトルク測定値ｋ
（V1′−V2′）を出力する。
操作すると、その信号がCPU40に取り込まれ、このスイ
ッチ50を操作している間中、上述のゼロ点補正の動作を
繰り返し実行する。このとき操作者へのトルク指示値を
０として、補正動作中であることを表示する。スイッチ
操作を終えると、補正後のデータによるトルク測定値ｋ
（V1′−V2′）を出力する。
バランス補正のためのマニュアルスイッチ51を押すと、
上述のバランス補正の動作が実行される。このようなマ
ニュアル操作は、通常は、第６図に示すように、トルク
負荷が掛かっていないのに、両側の検出状態のバランス
がくずれてトルク指示値が０にならない場合に行われ
る。
上述のバランス補正の動作が実行される。このようなマ
ニュアル操作は、通常は、第６図に示すように、トルク
負荷が掛かっていないのに、両側の検出状態のバランス
がくずれてトルク指示値が０にならない場合に行われ
る。
感度補正のためのマニュアルスイッチ52によるマニュア
ル補正を行うときには、たとえば本装置の製作完了時
に、軸11にてこと分銅などでトルクを作用させて定格基
準トルクをかけ、そのときの指示値が定格値と一致する
ように、基準値設定装置47を調整すればよい。
ル補正を行うときには、たとえば本装置の製作完了時
に、軸11にてこと分銅などでトルクを作用させて定格基
準トルクをかけ、そのときの指示値が定格値と一致する
ように、基準値設定装置47を調整すればよい。
以上のように、本装置によれば、トルク出力信号の温度
変化、経時変化、ゼロ点変化のすべてを自動補正でき
る。特に、補正用ナーリング加工部を構成する補正用磁
気異方性部14,15は印加トルクの影響を受けないため、
トルク負荷中の温度変化による感度変化、ゼロ点変化の
自動補正をも行える。また、電子処理回路は、AD変換器
36,37,38,39およびDA変換器42,45,46のほかは、ほとん
どCPU40だけしか存在しないという単純な構成とするこ
とができる。これは、各種誤差の自動補正をソフトウェ
アで行ったことにも帰因している。
変化、経時変化、ゼロ点変化のすべてを自動補正でき
る。特に、補正用ナーリング加工部を構成する補正用磁
気異方性部14,15は印加トルクの影響を受けないため、
トルク負荷中の温度変化による感度変化、ゼロ点変化の
自動補正をも行える。また、電子処理回路は、AD変換器
36,37,38,39およびDA変換器42,45,46のほかは、ほとん
どCPU40だけしか存在しないという単純な構成とするこ
とができる。これは、各種誤差の自動補正をソフトウェ
アで行ったことにも帰因している。
発明の効果 以上述べたように本発明によると、トルク検出用ナーリ
ング加工部のほかに、トルク伝達軸の回転軸心と平行な
方向の一対の補正用ナーリング加工部を設けたため、こ
の補正用ナーリング加工部では、その形成方向の効果と
ナーリングの形状効果との相乗効果によって、そのナー
リング加工部の溝の山の部分や谷の部分にはトルクの印
加にもとづく張力や圧縮力はほとんど発生せず、したが
ってこの補正用ナーリング加工部をトルクに対し確実に
無感度であるように構成することができるため、温度変
化、経年変化などにもとづいてトルク検出時に発生する
各種誤差をトルク印加中においても良好に補正でき、ま
た、補正用ナーリング加工部をトルク検出用ナーリング
加工部の両側方の近傍に設けたため、特にトルク伝達軸
が回転軸心の方向に温度勾配を有するような場合にも、
それにもとづく誤差を良好に補正でき、このため高精度
のトルク検出が可能となる。
ング加工部のほかに、トルク伝達軸の回転軸心と平行な
方向の一対の補正用ナーリング加工部を設けたため、こ
の補正用ナーリング加工部では、その形成方向の効果と
ナーリングの形状効果との相乗効果によって、そのナー
リング加工部の溝の山の部分や谷の部分にはトルクの印
加にもとづく張力や圧縮力はほとんど発生せず、したが
ってこの補正用ナーリング加工部をトルクに対し確実に
無感度であるように構成することができるため、温度変
化、経年変化などにもとづいてトルク検出時に発生する
各種誤差をトルク印加中においても良好に補正でき、ま
た、補正用ナーリング加工部をトルク検出用ナーリング
加工部の両側方の近傍に設けたため、特にトルク伝達軸
が回転軸心の方向に温度勾配を有するような場合にも、
それにもとづく誤差を良好に補正でき、このため高精度
のトルク検出が可能となる。
第１図は本発明のトルク測定装置の一実施例の概略図、
第２図はトルク測定用の電子回路図、第３図は誤差が存
在しない場合の検出電圧を示すグラフ、第４図は第３図
にもとづくトルク信号を示すグラフ、第５図はバランス
がくずれたときの検出電圧を示すグラフ、第６図は第５
図にもとづくトルク信号を示すグラフ、第７図は所定の
感度のもとでの検出電圧を示すグラフ、第８図は感度が
変動したときの検出電圧を示すグラフ、第９図は第２図
に示す回路の動作タイミング図、第10図は従来のトルク
測定装置の概略図、第11図は第10図の装置における検出
電圧を示すグラフ、第12図は第11図にもとづくトルク信
号を示すグラフである。 11……軸、12,13……トルク検出用磁気異方性部、14,15
……補正用磁気異方性部、16,17,18,19……励磁コイ
ル、20,21……検出コイル、22,23……補正コイル、26,2
7……電源、40……CPU、47……基準値設定装置、50,51,
52……マニュアルスイッチ。
第２図はトルク測定用の電子回路図、第３図は誤差が存
在しない場合の検出電圧を示すグラフ、第４図は第３図
にもとづくトルク信号を示すグラフ、第５図はバランス
がくずれたときの検出電圧を示すグラフ、第６図は第５
図にもとづくトルク信号を示すグラフ、第７図は所定の
感度のもとでの検出電圧を示すグラフ、第８図は感度が
変動したときの検出電圧を示すグラフ、第９図は第２図
に示す回路の動作タイミング図、第10図は従来のトルク
測定装置の概略図、第11図は第10図の装置における検出
電圧を示すグラフ、第12図は第11図にもとづくトルク信
号を示すグラフである。 11……軸、12,13……トルク検出用磁気異方性部、14,15
……補正用磁気異方性部、16,17,18,19……励磁コイ
ル、20,21……検出コイル、22,23……補正コイル、26,2
7……電源、40……CPU、47……基準値設定装置、50,51,
52……マニュアルスイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 一司 大阪府八尾市神武町２番35号 久保田鉄工 株式会社久宝寺工場内 (56)参考文献 特開 昭61−245033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−228140（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170823（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】トルク伝達軸の回転軸心の方向と角度をな
し、互いに反対方向に傾斜して磁気異方性を付与された
第１および第２のトルク検出用ナーリング加工部と、各
トルク検出用ナーリング加工部における透磁率の変化を
検出可能な第１および第２の検出コイルとを備えたトル
ク検出部を有し、かつ 前記第１および第２のトルク検出用ナーリング加工部の
両側方の近傍における軸の外周面にそれぞれ形成されて
前記軸の回転軸心と平行な方向に磁気異方性を付与され
た第１および第２の補正用ナーリング加工部と、各補正
用ナーリング加工部における透磁率の変化を検出可能な
第１および第２の補正コイルとを備えた補正部を有する
ことを特徴とするトルク測定装置。 - 【請求項２】各検出コイルおよび各補正コイルごとにそ
れぞれ励磁コイルを設け、 第１の検出コイル用の励磁コイルと第１の補正コイル用
の励磁コイルとを直列に接続して第１の交流電源に接続
し、 第２の検出コイル用の励磁コイルと第２の補正コイル用
の励磁コイルとを直列に接続して第２の交流電源に接続
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のト
ルク測定装置。 - 【請求項３】トルク測定時に、適当なタイミングで、第
１および第２の交流電源の出力を遮断する手段と、 前記交流電源出力の遮断時における第１および第２の検
出コイルと第１および第２の補正コイルの測定値を求め
る手段と、 前記交流電源出力の遮断が解除されたときの両検出コイ
ルおよび両補正コイルの測定値から、各コイルにおける
前記交流電源遮断時の読みを差し引いて、測定データを
較正する手段とを有することを特徴とする特許請求の範
囲第２項に記載のトルク測定装置。 - 【請求項４】両補正コイルの測定データの較正値が等し
くなるように、いずれか一方の交流電源を調整する手段
を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
のトルク測定装置。 - 【請求項５】両検出コイルの測定データの較正値の和が
一定の基準値となるように、両交流電源を調整する手段
を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項または
第４項に記載のトルク測定装置。 - 【請求項６】基準値を設定可能な基準値設定装置を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のトル
ク測定装置。 - 【請求項７】一定タイミングごとに、 両検出コイルおよび両補正コイルの測定データを較正す
る処理と、 両検出コイルの測定データの較正値が等しくなるよう
に、いずれか一方の電源を調整する処理と、 両検出コイルの測定データの較正値の和が一定の基準値
となるように、少なくともいずれか一方の電源を調整す
る処理と、 の三つの処理のうちのいずれか一つの処理を実行させる
か、または二つ以上の処理をシリアルに実行させる手段
を有することを特徴とする特許請求の範囲第５項または
第６項に記載のトルク測定装置。 - 【請求項８】三つの処理のうち少なくともいずれか一つ
を、一定タイミングに関係なく、マニュアル操作で任意
の時期に実行させることができるマニュアルスイッチを
有することを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
トルク測定装置。 - 【請求項９】両検出コイルの測定データの較正値の差に
係数を乗じた値を出力するトルク値出力端子を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項から第８項までの
いずれかに記載のトルク測定装置。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334861A JPH07117463B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | トルク測定装置 |
| EP88116294A EP0321662B1 (en) | 1987-12-28 | 1988-10-01 | Torque measuring device |
| EP19920100636 EP0480912A3 (en) | 1987-12-28 | 1988-10-01 | Torque measuring device |
| DE3887853T DE3887853T2 (de) | 1987-12-28 | 1988-10-01 | Drehmomentmessvorrichtung. |
| KR1019880013679A KR930011087B1 (ko) | 1987-12-28 | 1988-10-20 | 토오크 측정장치 |
| US07/260,990 US4920809A (en) | 1987-12-28 | 1988-10-21 | Magnetically anisotropic torque measuring device with error correction |
| CN91108938A CN1060527A (zh) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 扭矩测量装置 |
| CN 88105838 CN1016731B (zh) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 扭矩测量装置 |
| CN 91108939 CN1024153C (zh) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 扭矩测量装置 |
| CN 91108940 CN1060529A (zh) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | 扭矩测量装置 |
| US07/439,343 US4972726A (en) | 1987-12-28 | 1989-11-20 | Torque measuring device |
| US07/439,347 US4972728A (en) | 1987-12-28 | 1989-11-20 | Torque measuring device |
| US07/439,344 US4972727A (en) | 1987-12-28 | 1989-11-20 | Torque measure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334861A JPH07117463B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | トルク測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01173842A JPH01173842A (ja) | 1989-07-10 |
| JPH07117463B2 true JPH07117463B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=18282041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62334861A Expired - Fee Related JPH07117463B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | トルク測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117463B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2633125B2 (ja) * | 1991-03-26 | 1997-07-23 | 株式会社クボタ | トルクセンサの温度特性の補償装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0641889B2 (ja) * | 1985-04-23 | 1994-06-01 | 三菱電機株式会社 | トルク検出装置 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62334861A patent/JPH07117463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01173842A (ja) | 1989-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |