JPS59137832A - トルク検出装置 - Google Patents

トルク検出装置

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JPS59137832A
JPS59137832A JP1223983A JP1223983A JPS59137832A JP S59137832 A JPS59137832 A JP S59137832A JP 1223983 A JP1223983 A JP 1223983A JP 1223983 A JP1223983 A JP 1223983A JP S59137832 A JPS59137832 A JP S59137832A
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temperature
torque
elastic body
signal
magnetic
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JP1223983A
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JPH028251B2 (ja
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Tadahiko Goto
後藤 忠彦
Kiyoshi Oniki
鬼木 清
Satoshi Murakami
智 村上
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/109Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains

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】 本発明は、弾性体たとえばトーションバーまたけコイル
バネの捩れ角からトルクを検出する装置に関する。
従来のトルク計で、トーションバーなど弾性体の捩れ角
を、その両端に付設した交流発電機その他の信号発生器
の信号の時間差、から検出するものは、通常温度補正を
施していない。
しかし特に温度補正手段として温度センサを付加した従
来のトルク計の温度補償回路のブロック図を第1図に示
す。
/はトルクが検出されるトーションバー1.2a。
、zbFi)−ジョンバー/の両側に固着された回転歯
車、3a、 3bは回転歯車−a、コbの回転による磁
束変化を電圧の変化としてとシ出すピックアップ、4t
は軸受、J′はハウジング、乙は温度センサ、7は位相
検出回路、rは温度検出回路、2は除」4器、10は温
度による補正をしていないトルク信号、//は温度信号
、/2は温度補正されたトルクイボ号である。
トーションバーlに負荷されたトルクがピックアップJ
a、Jbに生起する電圧の位相差として位相検出回路7
によシ検出され、温度未補正トルク信号10を得る。ま
た、トーションバーlの近傍に配設した温度センサ6か
らの温度を温度検出回路jで検μし、温度信号l/がつ
くられる。そこで、温度未補正トルク信号10を温度信
号//に対応した補正定数で除算することによシ、補正
されたトルク信号12がトルク計出力として出力する。
この方式で、温度センサ6をトーションバー/(!1l
lL性体)に直接はりつけてスリップリングまたは回転
トランス(図示していない)を用いて温度信号iiを得
る方法もある(たとえば、特開昭56−70ざ230)
これらの方策の欠点としては、 ■ 温度センサが必要である。
■ 温度センサの信号伝送線を配設しなければならない
したがって、装置としての設備画格が上昇し、かつ温度
センサおよびケーブル等の信号伝送線による信頼性低下
の問題がある。
ここにおいて本発明は、従来装置の痣力を克服し、従来
手段のように温度−ンサやケーブルを追加配設すること
なく、温度を検出しトルク計の感度補正を行なうトルク
検出装置を提供することを、その目的とする。
第2図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
3図は羊のmb変換器(flj’i;IJ−ピックアッ
プ)の構造説明図、第グ図はバリウムフェライトマグネ
ットの温度特性(温度別の磁界に対応する磁束智度)図
である。
20は温度補正回路で、二の整流器、Jの単安定器、評
の除算器、おの補助信号(定数・バイアス)入力端、易
の加算器から構成される。、2/は位相検出器、27は
スピード出力端、コは禾算υ1路(ゲインコントロール
)、29はトルク出力端である。
なお、2ツクアップJa、Jbは棒状のフェライトマグ
ネット31の両端にヨーク3コを配設して馬蹄形状に形
成し、ヨーク3コにコイル33が巻装される。
トルク計の回転歯車、2a、 、2bが回転すると、ピ
ックアップJa、Jbのヨーク32に流れる磁束が変化
し、コイル33にパルスまたは交流の電圧が誘起される
弾性体/にトルクτが働いたとき、捩シ変位Δθが生じ
る。捩シ変位ΔθによるコつのピックアップJa、jb
の誘起電圧の時間差または位相差からトルクτの検出を
行なう Δθ=Kl・τ  ・・・・・・・・・・・・・−・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ (υここに、K
1は弾性体の弾性率、剛性率と形状で決まる捩りやわら
かさである。
弾性体/が棒状のとき ただし、Dは弾性体/の直径、Lは長さ、Gはトづり(
(1=率である。
また、弾性体/がコイルバネのとき ただし、Dはコイルの直径、nは巻線、dはコイルの累
線径、Eはヤング率である。
いずれの場合も、剛性率、ヤング率などの弾性係数の温
度変化に逆比例して、捩りやわらかさに1が変化し、単
位トルクに対する捩凄乃すなわち感度が変化する。
なお、すでに更正されたトルク計を別に用意してそれと
直結して、供試トルク計を更正するが、トルク計を更正
する標準温度のとき、所定のトル、りτに対するねじれ
角をΔθo1標準温度との温度差Tのときのねじれ角を
Δθと表わす。
弾性体lの温度係数をαとすると、 G=GO(/十αT)  ・・・・・・・・・・・・・
・・−・・・・・・・・・・・・・・ (4)E = 
Io (/+αT)・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ (5)とあられされる
ただし、Goは標準温度での剛性率、goは標準温度で
のヤング率である。
(2)、(4)式から なので ココニ、Klo  は標準温度での捩シやわらがさであ
る。
また旭トルクτがかがったときのトルク信号をVr・ 
標準温度でトルクτがかかったときのトルク信号な■τ
0とすると、 Vr = cΔθ= CKlτ ・川・・・・・・甲申
・・川…… (7)vro”cΔθQ=CK10τ ・
・・・・山間・甲・・・・・川(8)たたし、Cは位相
検出器2/で決まる定数である。
したがって、(7) 、 +8)式からゆえに次式がえ
られる。
温度変化の補正に先立ち、第3図のピックアップ−2m
、2b周辺の磁気回路を説明する。
ヨーク37!9回転歯車2aの磁性体での磁気抵抗は無
視できるので、ピックアップ筐ゎシの磁気回路は第5図
のようになる。
3ダは回転歯車、2a内に形成される磁路、Vf!lは
起磁力、 Lfrlはフェライトマグネット31の長さ、Br  
は残留磁束密度、 μmはフェライトマグネット31の可逆透磁率、Rrn
はフェライトマグネット31の磁気抵抗、RLはもれ磁
束の磁気抵抗、 RG はギャップでの磁気抵抗、 とすると、コイル33を通過する磁束φQは各磁路の断
面積をマグネット31の断面積Amに等しいと仮定した
とき、もれ磁束の磁路およびギャップの磁路の磁気抵抗
値に相当する荷動磁路長をLLセよびL()とすれは、 フェライトマグネット3/の可逆透磁率μ。は真空の透
磁率μ0とほぼ等しいので、α0式はと表わされる。
回転歯車2a、jt)が回ると周期的にギャップの磁路
長LGが変わり、コイル33を通過する磁束φ。が変わ
る。
このどきコイル33に誘起される電圧vGはただし、N
はコイル33の全巻数である。
(11式の内、残留磁束密度Brが温度によって変化す
もので回転歯車、2a、2bの回転によシ変化する。そ
の時間変化の太きさは回転速度Nrに比例する。
したがって、その直流にした大きさvGはVG;AIB
rNr とあられされる。ただし、Alは定数である。
しかして第1図のように、残留磁束密度Brの温度変化
はほぼ一定で、次のように示される。
B、 = Br0(/十βT) ただし、nroは標準温度のときの残留磁束密度、βは
残留磁束密度の温度係数(第6図)である。
したがって、標準温度のときのコイル33に誘起される
電圧なりGoとすると、 Vo=Vao(/+βT)・・山・−・・・・・・・山
・・・ ・・・ Iが得られる。
この原理を適用して、第2図のトルクを検出する回路ブ
ロック図に示す一実施例が構成される。
初めに、λつのピックアップJa、Jb出力を位相検出
器、2/を通して、捩れ角に比例した出力Vτを得る。
ピックアップの一方たとえば3aの出力vGをを整流6
二を通して直流信号九が求められる。
また、単安定器JでF/V(周波数→電圧)変換して、
温度の影響をうけない直流信号V−を得る。
電圧孔を電圧VOOで除算器Jにおいて除算して(l+
βT)を算出する。
加算6易において加算して−L(/十αT)となシ、α 加算のゲインを7とすると(/十αT)が得られる。
((/十βT ) +(j!−−7) )ユ=l+αT
α     β この(/十αT)と位相検出器2/の出力温度誤差のな
いトルク信号Vτ0を導出する。
なお1、たとえばこの実施例では弾性体/の弾性の温度
定数α=0.03jt %/ ’Cであり、フェライト
マグネット31の残留i束密度Brの温度定数βニー0
.29b/”Cである。
また、感温磁性体(フェライト)は弾性体lに直接はり
つけられたシしていないが、弾性体/の回転による空気
の攪拌作用で弾性体近傍に設置するだけで、弾性体/の
温度を十分表わすことができる。
第7図は、本発明の他の実施例におけるピックアップの
構造説明図である。
回転歯車に代えてフェライトマグネット31を回転ディ
スク71の円周上等1if]隔にうめ込んでおシ、ピッ
クアップJ alはヨーク3.2とコイル53で形成さ
れる。信号の処理回路は第2図に同じである。
第g図は、本発明の別の実施例の温度補正回路の構成を
示すブロック図である。
起電力の温度変化すなわちその原因となるフェライトマ
グネット31の磁気特性変化〔QS式では残留磁束密度
nr)を演算して求めて温度検出する別の方式である。
第2図の2つの速度検出の回路(整流器nと単安定6刀
)の代シに積分20/を用いる。
コイル33に誘起される電圧vGはα1式に導出されて
いるが、これを積分して が得られる。
これを、整流器またはピーク値フォロアー20−で整流
またはピーク値フォローすると、速度に関係しない残留
磁束密度Brに比例した信号ηが得られる。
v、l = K2 I3r (”HK2 Byo (/
+βT))−・・−・・−・Qlこれを加算6易で補正
信号Vaと加算し増幅調整して、乗算器t′8(ゲイン
コントロール)コの一方のイd号とし、地方の未補正の
トルク信号Vτに乗算され、温度補正されたトルク出力
信号Vτ0が導出される。
ところでN(/+αT)を乗算する乗算器2gは温度変
化をioo℃幅(±jO’Q)としても、乗算する数は
、 l十αT=睨りt〜/、02 であるので、演算増幅器の増幅度を変える簡単な回路で
すませることができる。
かくして本発明によれば、トルク検出器に新たな温度セ
ンサや配線などを付加することなく、トルク検出のため
の信号(Vo)から温度情報を演算して導出し、温度補
正した正しいトルク信号を得ることができる。っま、υ
、本発明はトルクやスピードを検出する回路に一部温度
補正回路を追加するだけでよく、コストアップとが1a
頼件の低下を来すことなく、高精度化されたトルク検出
装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置のブロック図、第2図は本発明の一実
施例の構成を示すブロック図、第3図はそのピックアッ
プの構造説明図、第1図はそのバリウムフェライトマグ
ネットの温度時性(磁界−磁束密度)図、第5図はその
ピックアップまわりの磁気回路図、第を図はバリウムフ
ェライトマグネットの温度係数特性図、第7図は本発明
の他の実施例におけるピックアップの構造説明図、第r
図は本発明の別の実施例における温度補正回路の構成を
表わすブロック図である。 l・・・弾性体(トーションバー) λa、、2b・・・回転歯車 3a、3b、3a’・・・磁電変換器(ピックアップ)
l・・・軸受 !・・・ハウジング t・・・温度センサ 7・・・位相検出回路 g・・・温度検出回路 り・・・除算器 10・・・温度補正しないトルク信号 //・・・温度信号 /2・・・温度補正されたトルク信号 、)、0 、 、)、00・・・温度補正回路2か・・
位相検出器 n・・・整流器 J・・・単安定器 J・・・除算器 3・・・補正信号入力端 易・・・加算器 、27・・・スピード出力端 3・・・乗算回路 2q・・・トルク出力端 3/・・・バリウムフェライトマグネット3コ・・・ヨ
ーク 33・・・コイル 3弘・・・磁路 7/・・・回転ディスク s、oi・・・積分器 20.2・・・整光器筐たけピーク値フォロアー。 出願人代理人  猪 股  ゛清 @界(エルステッド)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /、トルクを伝達する弾性体と、この弾性体に近接して
    前記弾性体の回転軸方向に互いに離隔して設けられ、感
    温磁性体を含むとともに前記弾性体の回転にしたがって
    磁気抵抗が変化する磁気回路をそれぞれ形成し、前Ha
    磁気抵抗変化に応じた電気信号を送出するコつの磁電変
    換器と、前記2つの磁電変換器の出力位相差を検出する
    位相検出器と、 前起磁電変換器の出力から前記弾性体の温度に関する温
    度補正信号を演算導出する温度補正回路と、 前記位相検出器の出力信号と前記温度補正回路を乗算す
    る乗算回路とを備え、 前記乗算回路出力によって前記トルクを検出することを
    特徴とするトルク検出装置。
JP1223983A 1983-01-28 1983-01-28 トルク検出装置 Granted JPS59137832A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1223983A JPS59137832A (ja) 1983-01-28 1983-01-28 トルク検出装置

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JPS59137832A true JPS59137832A (ja) 1984-08-08
JPH028251B2 JPH028251B2 (ja) 1990-02-23

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JP (1) JPS59137832A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196431A (ja) * 1984-10-18 1986-05-15 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd トルク検出装置
JPS6333634A (ja) * 1986-07-28 1988-02-13 Aisin Warner Ltd トルク検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196431A (ja) * 1984-10-18 1986-05-15 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd トルク検出装置
JPS6333634A (ja) * 1986-07-28 1988-02-13 Aisin Warner Ltd トルク検出装置

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