JPH0726881B2 - Torque detector - Google Patents

Torque detector

Info

Publication number
JPH0726881B2
JPH0726881B2 JP23463386A JP23463386A JPH0726881B2 JP H0726881 B2 JPH0726881 B2 JP H0726881B2 JP 23463386 A JP23463386 A JP 23463386A JP 23463386 A JP23463386 A JP 23463386A JP H0726881 B2 JPH0726881 B2 JP H0726881B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
drive
shaft
rotary
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23463386A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6390733A (en
Inventor
昭一 川又
正 高橋
文男 田島
邦夫 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP23463386A priority Critical patent/JPH0726881B2/en
Publication of JPS6390733A publication Critical patent/JPS6390733A/en
Publication of JPH0726881B2 publication Critical patent/JPH0726881B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気エンコーダを用いたトルク検出装置に係
り、特に軸のねじれによつて生ずる位置の相対ずれを検
出するものに好適なトルク検出装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a torque detection device using a magnetic encoder, and particularly to a torque detection suitable for detecting a relative displacement of a position caused by a twist of a shaft. Regarding the device.

〔従来の装置〕[Conventional device]

従来の装置は、三菱電機技報Vol.58No.7,1984,第52頁、
図1に記載のように、軸のねじれを歯車A,Bと各々に配
置させた電磁ピツクで構成されていた。しかし、電磁ピ
ツクアツプの出力信号の大きさは、歯車の回転速度に依
存し低速になると出力信号は小さくなり、点止時には出
力が取れない欠点があつた。
The conventional device is Mitsubishi Electric Technical Report Vol.58 No.7, 1984, page 52,
As shown in FIG. 1, the torsion of the shaft is composed of the gears A and B and the electromagnetic picks arranged on the gears A and B, respectively. However, the magnitude of the output signal of the electromagnetic pick-up depends on the rotation speed of the gear, and the output signal becomes small at low speed, and there is a drawback that the output cannot be obtained at the time of stop.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来の技術では、電磁ピツクアツプの構成を2組の
回転ドラム又は回転デイスクに対し、各各対向配置させ
ていた。このため、トルク検出装置の組立て調整時に、
各々の電磁ピツクアツプを単独に調整せねばならず、多
大の時間を要すると共に、お互いの磁気センサ間での位
置誤差が生じてしまい、検出精度が低下する問題があつ
た。
In the above-mentioned conventional technique, the structure of the electromagnetic pickup is arranged so as to face each of two sets of rotary drums or rotary disks. Therefore, when assembling and adjusting the torque detection device,
Each electromagnetic pick-up must be adjusted individually, which requires a lot of time, and a positional error occurs between the magnetic sensors, which lowers the detection accuracy.

本発明の目的は、磁気センサを構成している各各の磁気
抵抗効果素子を、ワンチツプ上に配置して、組立て調整
時における磁気センサ間の位置誤差をなくすることにあ
る。
An object of the present invention is to dispose each magnetoresistive effect element constituting the magnetic sensor on a one-chip so as to eliminate a positional error between the magnetic sensors during assembly and adjustment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、回転軸の駆動側に取り付けられる駆動側の回
転ドラムと、回転軸の負荷側に取り付けられる負荷側の
回転ドラムと、駆動側の回転ドラムの表面に細かな磁石
を配置して形成する駆動側の信号トラックと、負荷側の
回転ドラムの表面に細かな磁石を配置して形成する負荷
側の信号トラックと、駆動側の信号トラックに対向する
よう設けられる駆動側の磁気抵抗効果素子および負荷側
の信号トラックに対向するように設けられるく負荷側の
磁気抵抗効果素子を有する磁気センサーとを備え、前記
両回転ドラムのいずれか一方は、回転軸に取り付ける軸
取り付け部およびこの軸取り付け部より他方の回転ドラ
ムに近接するように延びる延在部をもってカップ型の形
状に形成し、前記両信号トラックは前記両回転ドラムの
近接する位置に配置し、前記駆動側の磁気抵抗効果素子
および負荷側の磁気抵抗効果素子を同一基板上に蒸着エ
ッチング等より担持されるように形成し、前記両磁気抵
抗効果素子の抵抗値を比較して回転軸に加わるトルクを
検出することを特徴とするものである。
The present invention is formed by disposing a drive-side rotary drum mounted on the drive-side of a rotary shaft, a load-side rotary drum mounted on the load-side of the rotary shaft, and a fine magnet on the surface of the drive-side rotary drum. Drive-side signal track, load-side signal track formed by arranging fine magnets on the surface of the load-side rotating drum, and drive-side magnetoresistive effect element provided so as to face the drive-side signal track And a magnetic sensor having a magnetoresistive effect element on the load side provided so as to face the signal track on the load side, and one of the both rotary drums has a shaft mounting portion mounted on a rotary shaft and the shaft mounting portion. Has a cup-like shape with an extension extending from one part so as to be closer to the other rotating drum, and the two signal tracks are arranged at positions close to each other. The drive-side magnetoresistive effect element and the load-side magnetoresistive effect element are formed so as to be carried on the same substrate by vapor deposition etching or the like. It is characterized by detecting the torque applied to the.

〔作用〕[Action]

ワンチツプ上に配置される磁気抵抗効果素子は、ガラス
基板上に蒸着エツチング等により、精度良く、2組の磁
気センサが形成される。これにより、組立て調整時にお
ける、磁気センサ間の位置誤差が解消できるので、高精
度なトルク検出装置を提供できる。
In the magnetoresistive effect element arranged on the one chip, two sets of magnetic sensors are accurately formed on the glass substrate by vapor deposition etching or the like. As a result, a positional error between the magnetic sensors during assembly and adjustment can be eliminated, so that a highly accurate torque detection device can be provided.

〔実施例〕〔Example〕

本発明に係るトルク検出用磁気センサの各実施例を説明
する。
Each embodiment of the magnetic sensor for torque detection according to the present invention will be described.

第1図は、本発明の一実施例に係るトルク検出装置の略
示構成図である。第2図は、第1図の断面図である。第
3図は、第1図の一部展開図であり、第4図〜第6図
は、その動作波形説明図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a torque detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of FIG. FIG. 3 is a partially developed view of FIG. 1, and FIGS. 4 to 6 are operation waveform explanatory diagrams thereof.

第1図及び第2図において、1は回転する軸である。2,
2′は回転ドラムであり、各々カツプ型の形状をしてお
り、磁気信号を記録する磁気記録部3,3′を微小間隔Ls
まで各々近づけた構成としている。前述した様に、この
磁気記録部3,3′には、1つの記録ヘツド等により同時
にN極,S極の磁気信号が全周にわたつて記録され、信号
トラツク部が形成される。4は、磁気抵抗効果素子(以
下MR素子と呼ぶ)R1〜R4で構成された磁気センサであ
り、回転ドラム2,2′の磁気記録部3,3′に対向し、小さ
な間隙lsを介して配置される。ワンチツプ上に構成され
ているMR素子R1〜R4は、各々R1,R2が磁気記録部3に、R
3,R4が磁気記録部3′に対向している。前述した、MR素
子R1〜R4は、パーマロイ等の強磁性体を蒸着エツチング
等の薄膜作成技術により、ガラス板等の上に、数μmの
寸法精度で所定の位置にワンチツプ配置されるものであ
る。この様に、本発明のトルク検出用磁気センサは、2
組の回転ドラムに対向していた各々の磁気センサをワン
チツプ上に配置させたところに大きな特徴がある。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a rotating shaft. 2,
Reference numeral 2'denotes a rotating drum, each of which has a cup-shaped shape, and has a minute gap Ls between the magnetic recording portions 3 and 3'for recording magnetic signals.
It is configured to approach each other. As described above, in the magnetic recording portions 3 and 3 ', magnetic signals of the N pole and the S pole are simultaneously recorded over the entire circumference by one recording head or the like to form a signal track portion. Reference numeral 4 denotes a magnetic sensor composed of magnetoresistive effect elements (hereinafter referred to as MR elements) R 1 to R 4 , which are opposed to the magnetic recording portions 3 and 3 ′ of the rotary drums 2 and 2 ′ and have a small gap ls. Placed through. In the MR elements R 1 to R 4 formed on the one chip, R 1 and R 2 are respectively provided in the magnetic recording portion 3 and R 1
3 and R 4 face the magnetic recording portion 3 ′. The MR elements R 1 to R 4 described above are one-chip arranged at a predetermined position with a dimensional accuracy of several μm on a glass plate or the like by a thin film forming technique such as vapor deposition etching of a ferromagnetic material such as permalloy. Is. As described above, the magnetic sensor for torque detection of the present invention is
A major feature is that the magnetic sensors facing the pair of rotary drums are arranged on the one chip.

ここで、回転ドラム2,2′と磁気センサ4の動作につい
て第3図〜第6図を用いて説明する。第3図は、第1図
及び第2図で示した、回転ドラム2,2′の磁気記録部3,
3′と磁気センサ4の配置を示す拡大展開図を示したも
のである。MR素子R1,R2及びR3,R4は、各々、記録波長
(N極とS極の間隔)λに対してλ/2ずつ離している。
さらに、R1,R2のMR素子群とR3,R4のMR素子群は、各々、
信号トラツク部M1,M2に対向する配置で、ほぼ直線的に
構成されている。第4図に、この動作波形を示す。回転
ドラム2および2′は、共に全つく同じ動作をするた
め、ここでは、回転ドラム2について示した。第4図に
おいて、前記回転ドラム2の回転によつて、磁気記録部
3は図示矢印の方向に移動するものとする。一方、周知
のようにMR素子は、磁気信号のN極,S極の磁界変化のい
ずれかの信号が加わると抵抗値が低下する特性を有して
いるので、磁気記録部3が矢印の様に移動すると、MR素
子R1,R2の抵抗変化は、記録波長λに応じた抵抗変化が
得られ、各々はλ/2位相のずれた波形となる。ここで、
前記、MR素子R1,R2を第5図(イ)の様に、3端子接続
し、両端に電圧Vを加えると出力端子eA1から得られる
電圧は第5図(ロ)に示すEA1の様な波形となる。一
方、同様にMR素子R3,R4も、第6図(イ)の様に3端子
接続して、両端に電圧Vを加えると、出力端子eA2から
は、第6図(ニ)の様な出力波形EA2が得られる。これ
らの出力波形EA1及びEA2の位相は、MR素子R1,R2とR3,R4
をほぼ直線的に配置しているのでほぼ同相の出力信号と
なつている。
Here, the operation of the rotary drums 2, 2'and the magnetic sensor 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows the magnetic recording unit 3, of the rotary drum 2, 2'shown in FIGS.
3 is an enlarged development view showing the arrangement of 3'and the magnetic sensor 4. FIG. The MR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are respectively separated by λ / 2 with respect to the recording wavelength (the distance between the N pole and the S pole) λ.
Further, the MR element group of R 1 and R 2 and the MR element group of R 3 and R 4 are respectively
It is arranged so as to face the signal track portions M 1 and M 2 and is configured substantially linearly. This operation waveform is shown in FIG. Since the rotating drums 2 and 2'have the same operation in all, the rotating drum 2 is shown here. In FIG. 4, it is assumed that the magnetic recording unit 3 moves in the direction of the arrow shown in the figure by the rotation of the rotary drum 2. On the other hand, as is well known, the MR element has a characteristic that its resistance value decreases when any one of the magnetic field changes of the N pole and S pole of the magnetic signal is applied. When moved to, the resistance changes of the MR elements R 1 and R 2 are obtained in accordance with the recording wavelength λ, and each has a waveform with a λ / 2 phase shift. here,
When the MR elements R 1 and R 2 are connected to three terminals as shown in FIG. 5 (a) and a voltage V is applied to both ends, the voltage obtained from the output terminal e A1 is E shown in FIG. 5 (b). It has a waveform like A1 . On the other hand, similarly, the MR elements R 3 and R 4 are also connected to three terminals as shown in FIG. 6 (a), and when a voltage V is applied to both ends, the MR elements R 3 and R 4 are output from the output terminal e A2 as shown in FIG. 6 (d). A similar output waveform E A2 is obtained. The phases of these output waveforms E A1 and E A2 are MR elements R 1 , R 2 and R 3 , R 4
Are arranged almost linearly, so that the output signals are almost in phase.

ここで、第1図のトルク検出器において、例えば、軸1
の駆動側のモータを取り付け、負荷側に負荷を取り付け
ると、軸1は、その負荷トルクに比例して角度θだけ捩
れる。これを式であらわすと次の様になる。
Here, in the torque detector of FIG.
When the motor on the drive side is attached and the load is attached on the load side, the shaft 1 is twisted by an angle θ in proportion to the load torque. This can be expressed by the following formula.

ここで、θ:ねじれ角(rad)、G:軸のせん断係数(kg/
cm2)、L:ドラム間の距離(cm)、D:軸径(cm)であ
る。せん断係数Gは、軸の材質で決まるもので、ドラム
間の距離Lと軸径Dが決まれば、ねじれ角θに対するト
ルクTがわかる。従つて、軸1のねじれ角θを測定すれ
ば、トルクTの検出が可能となる。すなわち、軸1のね
じれ角θは、例えば、第7図に示す様に、ワンチツプ磁
気センサ4の出力EA1とEA2の零クロスにおける位相差θ
2‐θ1を測定すれば良いことになる。すなわち、第7図
(イ)に示す様に負荷トルクが小さい場合は、軸1のね
じれ量も小さいので出力EA1とEA2の零クロスにおける位
相差θ1は小さくなる。逆に、第7図(ロ)の様に負荷
トルクが大きい場合は、軸1のねじれ量も増加するの
で、零クロスにおける位相差θ2は大きくなる。従つ
て、この位相差θ1及びθ2を測定すればトルクTの大き
さあるいは変化分を検出できる。この場合、トルクは、
出力信号の電気角でほぼ180度の範囲で精度良く検出が
可能である。この様に、本発明によれば、R1,R2のMR素
子群とR3,R4のMR素子群をワンチツプ上に構成したこと
により、磁気センサの取り付け調整時における、素子間
の位置誤差を解消でき、高精度な磁気信号の検出が行な
え、信頼性の高いトルク検出装置を提供できる効果があ
る。
Where θ: twist angle (rad), G: axial shear coefficient (kg /
cm 2 ), L: distance between drums (cm), D: shaft diameter (cm). The shear coefficient G is determined by the material of the shaft, and if the distance L between the drums and the shaft diameter D are determined, the torque T with respect to the twist angle θ can be known. Therefore, the torque T can be detected by measuring the torsion angle θ of the shaft 1. That is, the twist angle θ of the shaft 1 is, for example, as shown in FIG. 7, the phase difference θ between the outputs E A1 and E A2 of the one-chip magnetic sensor 4 at the zero crossing.
It is sufficient to measure 2- θ 1 . That is, as shown in FIG. 7A, when the load torque is small, the amount of twist of the shaft 1 is also small, so the phase difference θ 1 at the zero crossing between the outputs E A1 and E A2 becomes small. On the other hand, when the load torque is large as shown in FIG. 7B, the amount of twist of the shaft 1 also increases, so the phase difference θ 2 at the zero cross becomes large. Therefore, the magnitude or change of the torque T can be detected by measuring the phase differences θ 1 and θ 2 . In this case, the torque is
The electrical angle of the output signal can be accurately detected within a range of approximately 180 degrees. As described above, according to the present invention, by configuring the MR element group of R 1 and R 2 and the MR element group of R 3 and R 4 on one chip, the position between the elements at the time of mounting adjustment of the magnetic sensor There is an effect that an error can be eliminated, a highly accurate magnetic signal can be detected, and a highly reliable torque detection device can be provided.

なお、本実施例では、R1,R2のMR素子群とR3,R4のMR素子
群は、ほぼ直線的に配置したが、第8図の様に、出力信
号として各々、電気角でほぼ90度位相のずれた波形を得
るための一方法としてMR素子R1,R2に対して、MR素子R3,
R4を各々記録波長λに対してλ/4ずつ配置する構成とし
ても良い。この様にすれば、磁気センサ4の出力EA1,E
A2は第9図(イ)の様に、ほぼ電気角で90度位相がずれ
た波形となるので、例えば出力EA1を基準に位相差θの
大きさを見るだけで、軸1が一方向に回転してる時の軸
1に加わるトルクTの正逆の方向を判別することが出来
る効果が得られる。すなわち、軸1にトルクTが逆方向
に加わつている場合は、第9図(ロ)の様に、位相差θ
Nは、第9図(イ)の様にトルクT=0の場合の位相差
θOに対しθO<θnとなる。また、軸1に正方向のトル
クが加わつている場合は、第9図(ハ)の様に位相差θ
pは、トルクT=0の場合の位相差θOに対し、θO>θp
となる。さらには、第3図の実施例では、信号出力EA1
とEA2が同相であるため、記録誤差及び検出誤差等が生
じた場合、検出するトルクが非常に小さい時などお互い
の出力信号のゆらぎにより零クロス点が交互に移動して
しまい、位相差θを図るべく基準信号(EA1 or EA2)が
変化してしまう。しかし、第8図の実施例では、出力E
A1とEA2の位相差を出力信号の電気角でほぼ90度として
いるため、例え記録誤差及び検出誤差があつても、基準
信号(EA1 or EA2)は、変化することがないので微小ト
ルクでも安定に測定できる効果も得られる。この場合、
トルクTは、出力信号の電気角でほぼ±90度の範囲で測
定が可能である。
In this embodiment, the MR element group of R 1 and R 2 and the MR element group of R 3 and R 4 are arranged substantially linearly. However, as shown in FIG. in the MR element R 1, R 2 as a method for obtaining a waveform which is shifted approximately 90 degrees phase, MR elements R 3,
It is also possible to adopt a configuration in which R 4 is arranged by λ / 4 for each recording wavelength λ. By doing this, the outputs E A1 , E of the magnetic sensor 4
As shown in Fig. 9 (a), A2 has a waveform that is 90 degrees out of phase with the electrical angle. Therefore, for example, just by looking at the magnitude of the phase difference θ with reference to the output E A1 , the axis 1 will move in one direction. It is possible to obtain the effect that the forward and reverse directions of the torque T applied to the shaft 1 when the shaft is rotating can be determined. That is, when the torque T is applied to the shaft 1 in the opposite direction, as shown in FIG.
N becomes θ On with respect to the phase difference θ O when the torque T = 0 as shown in FIG. Further, when the torque in the positive direction is applied to the shaft 1, the phase difference θ as shown in FIG.
p is the phase difference θ O when torque T = 0, θ O > θ p
Becomes Furthermore, in the embodiment of FIG. 3, the signal output E A1
Since E A2 and E A2 are in phase, if a recording error, a detection error, etc. occur, the zero crossing points will move alternately due to fluctuations in the output signals of each other, such as when the detected torque is very small, and the phase difference θ The reference signal (E A1 or E A2 ) changes in order to achieve this. However, in the embodiment of FIG. 8, the output E
Since the phase difference between A1 and E A2 is approximately 90 degrees in terms of the electrical angle of the output signal, the reference signal (E A1 or E A2 ) does not change even if there is a recording error or detection error. Even with torque, the effect of stable measurement can be obtained. in this case,
The torque T can be measured within an electric angle of the output signal of approximately ± 90 degrees.

第10図は、回転ドラム2,2′のいずれか(ここでは回転
ドラム2)に、1回転に1パルスの基準信号5を検出で
きる、基準位置トラツクMZ1を設け、これに対向する位
置に、基準位置検出用のMR素子RZ1を磁気センサ4に、M
R素子R1〜R4と共にワンチツプ配置したものである。こ
の場合の動作波形を第12図に示す(信号トラツクM1につ
いては、前述してあるので省略する)。基準位置検出用
のMR素子RZ1は、例えば外部抵抗等と共に3端子接続
し、その両端に電圧Vを加える。そこで、回転ドラム2
が回転し、基準位置トラツクMZ1の基準位置信号5が通
過した時だけ、第12図(イ)の様に基準位置検出用のMR
素子MZ1の抵抗が変化するので、出力端子eZ1の出力電圧
EZ1は第12図(ロ)の様になる。一般には、この出力EZ1
を、コンパレータ回路等により波形整形して第12図
(ハ)の様な方形波出力EZ1′として使用される。この
様にすると、基準位置信号EZ1を基にトルク補正等が容
易にできる効果が得られる。さらには、トルク検出装置
として、モータ等と組み合せて使用する場合、モータ制
御用の原点復帰用信号として使用できる効果もある。
尚、本実施例では、基準位置信号を1回転1パルスとし
たが、必要に応じてパルス数を増やしても良い。
FIG. 10 shows that a reference position track M Z1 capable of detecting a reference signal 5 of one pulse per one rotation is provided on one of the rotating drums 2 and 2 '(here, the rotating drum 2), and the reference position track M Z1 is provided at a position opposite to this. , MR element R Z1 for detecting the reference position to the magnetic sensor 4 and M
It is arranged in one chip together with R elements R 1 to R 4 . The operation waveforms in this case are shown in FIG. 12 (the signal track M1 has been described above and therefore omitted). The MR element R Z1 for detecting the reference position is connected to three terminals together with, for example, an external resistor and the like, and a voltage V is applied to both ends thereof. Therefore, the rotary drum 2
Is rotated, and only when the reference position signal 5 of the reference position track M Z1 passes, MR for reference position detection as shown in Fig. 12 (a)
Since the resistance of element M Z1 changes, the output voltage of output terminal e Z1
E Z1 is as shown in Fig. 12 (b). Generally this output E Z1
Is subjected to waveform shaping by a comparator circuit or the like and used as a square wave output E Z1 ′ as shown in FIG. By doing so, it is possible to obtain an effect that torque correction and the like can be easily performed based on the reference position signal E Z1 . Furthermore, when used in combination with a motor or the like as the torque detection device, there is an effect that it can be used as an origin return signal for motor control.
In this embodiment, the reference position signal is one pulse for one rotation, but the number of pulses may be increased if necessary.

第11図は、回転ドラム2,2′の両方に1回1パルスの基
準信号5,5′を検出できる、基準位置トラツクMZ1,MZ2
これに対向して基準位置検出用のMR素子RZ1,RZ2を磁気
センサ4に、MR素子R1〜R4と共にワンチツプ配置したも
のである。この様にすれば、第10図に示した効果の他に
負荷側及びモータ側の各々の正確な原点位置情報を精度
良く検出できる効果が得られる。尚、第10図及び第11図
の例では、信号トラツクM1,M2を回転ドラム2,2′の最内
側に設けて、お互いが最近距離で向い合う構成としてい
るが、信号トラツクM1,M2と基準信号トラツクMZ1,MZ2
各々必要に応じて入れ換える構成としても良い。この場
合、MR素子R1〜R4及びRZ1,RZの配置も信号トラツクM1,M
2及び基準信号トラツクMZ1,MZ2に対向する様に配置させ
る。
FIG. 11 shows the reference position tracks M Z1 and M Z2 capable of detecting the reference signals 5 and 5'one pulse at a time on both of the rotary drums 2 and 2'and the MR element for detecting the reference position opposite thereto. R Z1 and R Z2 are arranged on the magnetic sensor 4 together with MR elements R 1 to R 4 in a one-chip arrangement. By doing so, in addition to the effect shown in FIG. 10, the effect that the accurate origin position information on each of the load side and the motor side can be accurately detected can be obtained. In the example of FIGS. 10 and FIG. 11, provided with a signal track M 1, M 2 in the innermost of the rotary drum 2, 2 'has a configuration facing each other at the shortest distance, the signal track M 1 , M 2 and the reference signal tracks M Z1 and M Z2 may be interchanged as necessary. In this case, the arrangement of the MR elements R 1 to R 4 and R Z1 , R Z is also the signal track M 1 , M.
2 and the reference signal tracks M Z1 and M Z2 .

第13図は、第3図のものに対し回転ドラム2,2′に対向
するMR素R1,R2及びR3,R4の他に、新たにR5,R6及びR7,R8
のMR素子を、各々、磁気信号の記録波長λに対してほぼ
λ/4の位相で配置させ、出力信号として、回転ドラム2,
2′の磁気信号から各々、出力信号の電気角でほぼ90度
の位相差を持つた2相信号を得る構成のものである。こ
の場合の動作波形例を回転ドラム2及びMR素子R1,R2,
R5,R6を用いて説明する。第14図にその動作波形例を示
す。第14図(イ),(ハ)は、第14図(イ),(ロ)と
同じ動作をする。新たに設けたMR素子R5,R6は、MR素子R
1,Rに対して各々ほぼλ/4位相がずれているので、第14
図(ロ)に示した様に、MR素子R5,R6の抵抗変化はMR素
子R1,R2の抵抗変化に対して、ほぼλ/4位相のずれた波
形となる。ここで、同様にMR素子R5,R6を3端子接続
(図示せず)し、両端に電圧を加えると出力電圧EA2
第14図(ニ)に示した様に、出力EA1に対し、ほぼλ/4
位相のずれた波形が得られる。この様に磁気センサ4の
出力を各々2相出力とすると、各々の出力をトルク検出
の他に、位置検出及び速度検出用として用いることがで
きる効果が得られる。さらには、各々の出力を2相出力
としたことで、負荷側及びモータ側と各々、負荷状態に
応じて速度検出及び位相検出情報をより正確に得ること
ができる。従つて、得たい方(負荷側かモータ側か)の
情報が前もつて解つている様な時には、必要に応じてど
ちらか一方を2相出力構成としても良い。
FIG. 13 shows that, in addition to the MR elements R 1 , R 2 and R 3 , R 4 facing the rotating drums 2, 2 ′ as compared with those of FIG. 3 , R 5 , R 6 and R 7 , R are newly added. 8
MR elements are arranged in a phase of approximately λ / 4 with respect to the recording wavelength λ of the magnetic signal, and the rotary drum 2,
The two-phase signal having a phase difference of approximately 90 degrees in electrical angle of the output signal is obtained from each of the 2'magnetic signals. An example of operation waveforms in this case is the rotary drum 2 and the MR elements R 1 , R 2 ,
An explanation will be given using R 5 and R 6 . Fig. 14 shows an example of the operation waveform. 14 (a) and 14 (c) operate in the same manner as in FIGS. 14 (a) and 14 (b). The newly provided MR elements R 5 and R 6 are
Since the λ / 4 phase is shifted with respect to 1 and R respectively, the 14th
As shown in the figure (b), the resistance change of the MR elements R 5 and R 6 has a waveform shifted by approximately λ / 4 phase from the resistance change of the MR elements R 1 and R 2 . Here, similarly, MR elements R 5 and R 6 are connected to three terminals (not shown), and when a voltage is applied to both ends, the output voltage E A2 becomes the output E A1 as shown in FIG. 14 (d). On the other hand, almost λ / 4
Waveforms out of phase can be obtained. When the outputs of the magnetic sensor 4 are two-phase outputs in this way, the respective outputs can be used for position detection and speed detection in addition to torque detection. Furthermore, since each output is a two-phase output, speed detection and phase detection information can be obtained more accurately on the load side and the motor side, respectively, according to the load state. Therefore, when the information on the desired side (load side or motor side) is already known, either one may have a two-phase output configuration as required.

第15図は、磁気センサ4による検出を回転ドラム2,2′
の周方向で行う場合の構造図であり、磁気記録部3,3′
は、回転ドラム2,2′の周方向に対してほぼ一致する様
な構造となつている。この様な構造とすると、磁気セン
サ4が、周方向に配置されるため、トルク検出装置とし
て外径を小さく出来る効果が得られる。
FIG. 15 shows detection by the magnetic sensor 4 on the rotary drums 2, 2 '.
FIG. 3 is a structural diagram of the magnetic recording unit 3, 3 ′ in the circumferential direction of FIG.
Has a structure that substantially coincides with the circumferential direction of the rotary drums 2, 2 '. With such a structure, since the magnetic sensor 4 is arranged in the circumferential direction, an effect that the outer diameter of the torque detecting device can be reduced can be obtained.

以上の実施例では、回転ドラム2,2′をカツプ型の形状
として説明したが、通常の円板状及び円筒状等の形状と
しても効果は変るものではない。さらに各構成について
は、それらに限定するものではなく、組み合せ等は仕
様、目的に応じ自由である。
In the above embodiments, the rotary drums 2 and 2'has been described as cup-shaped, but the effect is not changed even if they have a normal disc shape or a cylindrical shape. Further, the respective configurations are not limited to those, and the combination and the like can be freely set according to the specifications and purposes.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように本発明は、回転軸の駆動側に取り付け
られる駆動側の回転ドラムと、回転軸の負荷側に取り付
けられる負荷側の回転ドラムと、駆動側の回転ドラムの
表面に細かな磁石を配置して形成する駆動側の信号トラ
ックと、負荷側の回転ドラムの表面に細かな磁石を配置
して形成する負荷側の信号トラックと、駆動側の信号ト
ラックに対向するよう設けられる駆動側の磁気抵抗効果
素子および負荷側の信号トラックに対向するように設け
られるく負荷側の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ
ーとを備え、前記両回転ドラムのいずれか一方は、回転
軸に取り付ける軸取り付け部およびこの軸取り付け部よ
り他方の回転ドラムに近接するように延びる延在部をも
ってカップ型の形状に形成し、前記両信号トラックは前
記両回転ドラムの近接する位置に配置し、前記駆動側の
磁気抵抗効果素子および負荷側の磁気抵抗効果素子を同
一基板上に蒸着エッチング等より担持されるように形成
し、前記両磁気抵抗効果素子の抵抗値を比較して回転軸
に加わるトルクを検出することを特徴とするトルク検出
装置にある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention provides a drive-side rotary drum that is mounted on the drive-side of the rotary shaft, a load-side rotary drum that is mounted on the load-side of the rotary shaft, and a fine magnet on the surface of the drive-side rotary drum. Drive-side signal track formed by arranging, a load-side signal track formed by arranging fine magnets on the surface of the load-side rotating drum, and a drive-side provided so as to face the drive-side signal track A magnetic sensor having a magnetoresistive effect element on the load side and a magnetic sensor having a magnetoresistive effect element on the load side that is provided so as to face the signal track on the load side, and one of the both rotary drums is attached to a rotary shaft. Part and an extending part extending from the shaft mounting part so as to be closer to the other rotating drum, are formed in a cup shape. The magneto-resistive effect element on the driving side and the magneto-resistive effect element on the load side are formed so as to be carried on the same substrate by vapor deposition etching or the like, and the resistance values of both magneto-resistive elements are compared. A torque detection device is characterized in that the torque applied to the rotating shaft is detected.

このような構成の本発明によれば、次ぎのような良さが
期待できる。
According to the present invention having such a configuration, the following advantages can be expected.

(1).両回転ドラムのいずれか一方は、回転軸に取り
付ける軸取り付け部およびこの軸取り付け部より他方の
回転ドラムに近接するように延びる延在部をもってカッ
プ型の形状に形成し、は前記両回転ドラムの近接する位
置に配置されているので、両信号トラックを構成する細
かな磁石の磁気記録は1つの磁気記録ヘッドで同時に形
成できる。このため、別々に磁気記録をするものとは違
って、両信号トラックを形成する細かな磁石は、互いの
位置関係に誤差ができなく、検出精度の高いものが得ら
れる。
(1). Either one of the two rotary drums is formed in a cup shape with a shaft mounting portion to be mounted on the rotary shaft and an extending portion extending from the shaft mounting portion so as to be closer to the other rotary drum. Since they are arranged close to each other, the magnetic recording of the fine magnets forming both signal tracks can be simultaneously formed by one magnetic recording head. For this reason, unlike the magnetic recording that is performed separately, the fine magnets that form both signal tracks do not have an error in the positional relationship with each other, and a high detection accuracy can be obtained.

(2).磁気センサーを構成する両磁気抵抗効果素子も
近接して配置できるので、取付け時の調整誤差が低減で
き、かつトルク検出装置を小型にできるのである。
(2). Since both magnetoresistive effect elements constituting the magnetic sensor can be arranged close to each other, the adjustment error at the time of mounting can be reduced, and the torque detecting device can be downsized.

(3).駆動側の磁気抵抗効果素子および負荷側の磁気
抵抗効果素子を同一基板上に蒸着エッチング等より担持
されるように形成したので、別個の基板上にそれぞれの
磁気抵抗効果素子を形成するものとは違って両磁気抵抗
効果素子間の位置合せが不要で高精度のトルク検出装置
が提供できる。また同一基板上に両磁気抵抗効果素子が
形成されているので、部品点数は少なくなるとともに両
信号トラックに対向配置する取付け調整も楽になり、コ
ストの低減が図られる。
(3). Since the drive-side magnetoresistive effect element and the load-side magnetoresistive effect element are formed so as to be carried on the same substrate by vapor deposition etching or the like, it is not necessary to form each magnetoresistive effect element on a separate substrate. Differently, it is not necessary to align the magnetoresistive elements, and a highly accurate torque detection device can be provided. Further, since both magnetoresistive effect elements are formed on the same substrate, the number of parts is reduced, and the attachment and adjustment to be opposed to both signal tracks is facilitated, and the cost is reduced.

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

第1図は本発明の一実施例に係るトルク検出装置の略示
構成図、第2図は第1図の断面図、第3図,第4図,第
5図,第6図,第7図はその動作説明図、第8図,第10
図,第11図,第13図及び第15図は他の実施例に係るトル
ク検出装置の略示構成断面図、第9図は第8図の動作説
明図、第12図は第10図及び第11図に係る動作説明図、第
14図は第13図の動作説明図である。 1……軸、2,2′……回転ドラム、3,3……磁気記録部、
4……磁気センサ、5,5′……基準位置信号。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a torque detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, FIG. The figure is the operation explanatory diagram, Fig.8, Fig.10
FIG. 11, FIG. 13, FIG. 13 and FIG. 15 are schematic cross-sectional views of a torque detection device according to another embodiment, FIG. 9 is an operation explanatory view of FIG. 8, FIG. 12 is FIG. Operation explanatory diagram according to FIG. 11,
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of FIG. 1 ... Axis, 2,2 '... Rotary drum, 3,3 ... Magnetic recording unit,
4 ... Magnetic sensor, 5, 5 '... Reference position signal.

フロントページの続き (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−65738(JP,A) 特開 昭60−243532(JP,A) 特開 昭61−187627(JP,A) 実開 昭61−76338(JP,U)Front page continuation (72) Inventor Kunio Miyashita 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Co., Ltd. (56) References JP 59-65738 (JP, A) JP 60-243532 ( JP, A) JP 61-187627 (JP, A) Actually developed 61-76338 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸の駆動側に取り付けられる駆動側の
回転ドラムと、回転軸の負荷側に取り付けられる負荷側
の回転ドラムと、駆動側の回転ドラムの表面に細かな磁
石を配置して形成する駆動側の信号トラックと、負荷側
の回転ドラムの表面に細かな磁石を配置して形成する負
荷側の信号トラックと、駆動側の信号トラックに対向す
るよう設けられる駆動側の磁気抵抗効果素子および負荷
側の信号トラックに対向するように設けられるく負荷側
の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサーとを備え、前
記両回転ドラムのいずれか一方は、回転軸に取り付ける
軸取り付け部およびこの軸取り付け部より他方の回転ド
ラムに近接するように延びる延在部をもってカップ型の
形状に形成し、前記両信号トラックは前記両回転ドラム
の近接する位置に配置し、前記駆動側の磁気抵抗効果素
子および負荷側の磁気抵抗効果素子を同一基板上に蒸着
エッチング等より担持されるように形成し、前記両磁気
抵抗効果素子の抵抗値を比較して回転軸に加わるトルク
を検出することを特徴とするトルク検出装置。
1. A drive-side rotary drum mounted on the drive-side of a rotary shaft, a load-side rotary drum mounted on the load-side of the rotary shaft, and fine magnets arranged on the surface of the drive-side rotary drum. A drive-side signal track to be formed, a load-side signal track formed by arranging fine magnets on the surface of a load-side rotating drum, and a drive-side magnetoresistive effect provided so as to face the drive-side signal track. Element and a magnetic sensor having a load side magnetoresistive element provided so as to face the signal track on the load side, and one of the both rotary drums has a shaft mounting portion mounted on a rotary shaft and the shaft. A cup-like shape is formed with an extending portion that extends from the mounting portion so as to be closer to the other rotating drum, and the two signal tracks are provided at positions near the two rotating drums. The magneto-resistive effect element on the drive side and the magneto-resistive effect element on the load side are formed so as to be carried on the same substrate by vapor deposition etching or the like, and the resistance values of both magneto-resistive effect elements are compared and rotated. A torque detecting device characterized by detecting torque applied to a shaft.
JP23463386A 1986-10-03 1986-10-03 Torque detector Expired - Lifetime JPH0726881B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23463386A JPH0726881B2 (en) 1986-10-03 1986-10-03 Torque detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23463386A JPH0726881B2 (en) 1986-10-03 1986-10-03 Torque detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6390733A JPS6390733A (en) 1988-04-21
JPH0726881B2 true JPH0726881B2 (en) 1995-03-29

Family

ID=16974092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23463386A Expired - Lifetime JPH0726881B2 (en) 1986-10-03 1986-10-03 Torque detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0726881B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01270627A (en) * 1988-04-22 1989-10-27 Hitachi Ltd Torque sensor protecting apparatus
DE19958504A1 (en) * 1999-12-04 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Sensor arrangement for detecting an angle of rotation and / or a torque
JP2008157816A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Tdk Corp Rotation angle detector and torque detector

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6390733A (en) 1988-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5840374B2 (en) Absolute encoder device and motor
US4418372A (en) Magnetic rotary encoder
US20100301845A1 (en) Absolute measurement steering angle sensor arrangement
EP0505041B1 (en) Magnetic sensor
JPH0726881B2 (en) Torque detector
JPS6363050B2 (en)
JPH0197826A (en) Detecting device of torque
JPS6390732A (en) Torque detector
JPH10300763A (en) Magnetic sensor
JP2550085B2 (en) Absolute position detector
JP3186656B2 (en) Speed sensor
JPS62239031A (en) Torque detecting device
JPH1151695A (en) Revolutions-sensor
JPH0469348B2 (en)
JPH0197824A (en) Detecting device of torque
JPH07104180B2 (en) Magnetic rotary encoder system
JP2539470B2 (en) Device that magnetically detects position and speed
JPH0326324B2 (en)
JP3438416B2 (en) Linear feeder
JP2000346727A (en) Torque sensor
JPS625284B2 (en)
JPH052925B2 (en)
JPH0320779Y2 (en)
JPH0430756B2 (en)
JPH0197825A (en) Detecting device of torque