JPS60104230A - トルク検出装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は磁歪式のトルク検出装置に係り、特に被測定軸
に加えられる捩じれトルクの印加方向の検出が可能で、
安定した検出感度を保っことのぐきるトルク検出装置に
関する。

（発明の背景） 被測定軸、例えば回転軸や固定軸に加えられたトルクは
、磁歪式の１−ルク検出装置を用いて測定されることが
知られている。

従来、この種の１〜ルク検出装置としては、特公昭３１
−９４２号、特公昭３５−１１２４４７Ｍ。

特公昭５８−９０３４号等の各公報に示されているもの
がある。

すなわち、第１図および第２図に示すように、被測定軸
１の外周近傍に略コ字状の励磁用コア２Ｊ３よび口字状
の検出用コア３を互いに直交づるように配置し、励磁用
コア２の両脚部２ａ、２ｂに励磁コイル４ａ、４ｂを巻
回するとともに、検出用コア３の両脚部３ａ　、３ｂに
検出コイル５ａ。

５ｂを巻回してなる、いわゆる直交配置型の＠成を有し
ている。

しかし、このようなトルク検出装置は、被測定軸１に加
えられるトルクの印加方向の判別が困難であるうえ、被
測定軸１が回転すると、被測定軸１と両脚部２ａ　、２
ｂ−、’３ａ　、３ｂ間のギｉ、　ツブが変化し易く、
検出精度が一定とならない欠点がある。

もし、検出精度を安定化さけ−ようとすれば、構成要素
のｊＪ法精度や組立精度等を向上させな（）ればならず
、コストが高騰し易い。

一方、このようなギャップの変動による検出出力の変化
を改善する構成としで、米国特許公報〈（）ＳＰ）第４
，１００，７９４号に示されるものがある。

これらは、いわゆる同心円環型の構成を有し、このよう
な構成の１〜ルク検出装置は、被測定軸とコアのギャッ
プが平均化されるため、出力は安定するが、やはり、被
測定軸に印加された１−ルクの方向判別が回動であると
いう難点がある。

このように何れの場合にも、従来のトルク検出装置はト
ルクの方向判別が困難であった。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の欠点を解決りるためになされ
たもので、被測定軸に加えられたトルクの方向判別が容
易で、かつ安定的な検出が可能な１〜ルク検出装置の提
供を目的とする。

（発明の構成） この目的を達成するために本発明は、リング状の励磁コ
イルａ３よびこの励磁コイルからの磁束の磁歪成分を検
出リ−る検出器どを有づるコアを、被測定軸の外周を囲
むように同軸的に配置し、そのコアの内周から前記被測
定軸に向【プて突設ジる磁極片を、前記被測定軸の表面
上において前記被測定軸の軸方向に所定の角度をもって
並ぶように複数配置するとともに、前記検出器からの検
出信号ににっでトルクを測定する測定手段ど、前記検出
器からの検出信号によって１−ルクの方向をめる方向判
別手段とを備えたものである。

（実施例の説明） 以下本発明の一実施例を第３図以下の図面を用いて詳細
に説明づる。

第３図は本発明に係るトルク検出装置の一実施例を承り
縦断面図である。

同図にＪｊいて、被測定軸１の外周には、密接する第１
　ａ３よび第２の１−ルク検出器９，１０が各々同軸状
に配置されている。

第１の１−ルク検出器９は、第４図に示Ｊように、円筒
状コア１１を、第１および第２のリング状コア１２．１
３で挾んで一体化してなるコア部材１４ど、円筒状コア
１１内に被測定１Ｎ１１を囲むよ°うに配置されＩζ励
磁コイル１５＃３よび検出コイル１６〈第４図で図示省
略）からなっている。

そして、第１および第２のリング状コア１２゜１３の内
周からは、被測定軸１に向【づ、９０度間隔で４つの磁
極片１７．１８が各々突設されている。

上記第１のリング状コア１２の磁（々片１７と第２のリ
ング状コア１３の磁極片１８は、被測定軸１の円周方向
に若干ずれてＪ３す、第５図の展開図に示づように、磁
極片１７．１８間を結ぶ直線が被測定軸１の軸方向と略
４５°の角度をなすように配設されζ″いる。

また、コア部材１４には、プラスデック等からなる枠１
９が接着剤によって接着され、保護されている。

一方、第１のトルク検出器９に密接づるように配置され
た第２のｊ−ルク検出器１０にあっては、第１のトルク
検出器９と略同様の構成となっているが、第２のリング
状コア１３′は第１の１〜ルク検出器９の場合と逆方向
にずれでいる。

そのため、第５図に示づ−如く、第１のリング状コア１
２−の磁極片１７′と第２のリング状コア１３′の磁極
片１８′を通る直線が、被測定軸１の軸方向に対して一
４５°の角度をなし、第１のトルク検出器９の磁極片１
７．１８間の直線に対して略９０°の角度をなし一〇い
る。

そして、励磁コイル１５．１５−には、第６図に示Ｊよ
うに、所定の高周波信号を発生りる発振器２０が接続さ
れている。

検出コイル１６．１６′には、これらの出力信号を整流
する整流器２１．２１＝が接続され、各整流器２１．２
１−には整流器の出力信号より被測定軸１に加わるトル
クを測定するトルク演算回路２２が接続され、このトル
ク演算回路２２によって、トルクを測定する構成となっ
ている。

また、検出コイル１６．１６′には、これらの検出コイ
ル１６．１６−各々からの信号の差を１四幅する差動増
幅回路２３が接続されており、この差動増幅回路２３に
はトルクの印加方向を判別りる方向判別回路２４が接続
されている。

次に、この実施例装置の動作を説明づ゛る。

例えば、第５図において、被測定軸１に右１−ルク（同
図中矢印Ｒ方向）が加わると、第１のトルク検出器９の
磁極片１７．１８間を結ぶ方向にお＋ｊる被測定軸１表
面には引張応力が働き、被測定軸１の透１率が増加づる
。

そのため、励磁コイル１５に発振器２０から高周波電圧
が印加されると、その透磁率変化が磁極片１７．１８と
第１のコア部材１４で形成される磁路の磁束変化に変換
され、検出イル１６からはその変化に対応した磁歪成分
が交流出力として得られる。

また、第２のトルク検出器１０の磁極片１７′。

１８′間を結ぶ方向にお【ブる被測定軸１の表面には圧
縮応力が働き、被測定軸１の透磁率が減少づる。

そのため、その変化が磁極片１７−．１８−と第２のコ
ア部材１４−で形成される！！路の磁束変化に変換され
、検出コイル１６′にはその変化に対応した交流出力が
得られる。

これらの出力は整流回路２１で整流されてトルク演算回
路２２に入力され、演紳されて所定の１−ルク表示が可
能となる。

なＪ３、被測定軸１に対りる左トルクに対しては上述し
た右１〜ルクと逆の変化が現れる。

第７図は第１　ｄ３よび第２のトルク検出器９，１０の
トルク−出力電圧の関係を示す図であり、直線（Ａ＞は
第１のトルク検出器９の出力を示し、直線（Ｂ）は第２
のトルク検出器１０の出力を示している。

第１および第２のトルク検出器９，１０からの出力は、
差動増幅回路２３に加えられて、方向判別回路２４に入
ツノされる。

ここで、第１および第２のトルク検出器９，１０の出力
電圧の差、すな４つち差動増幅回路２３の出力は同図（
Ｃ）に示づようにトルクＯＫＱ　・ｍを中心にＶ字形の
出力となり、その波形は、第８図（Ｄ＞に示１ようにな
る。

ここで検出二■イル１６からの出力電圧を、■１−Δ・
ｓｉｎωｔ とし、 検出コイル１６−かうの出力電圧を、 Ｖ２　＝Ｂ　−ｓｉｎ　ωｌ と覆れば、検出コイル１６．１６”からの出力電圧の差
は、 Ｖ＋　−Ｖ２　＝　（Ａ−Ｂ）　ｓｉｎ　ωｌで承りこ
とができる。

もし、Δ−Ｂ＞Ｏであれば出力電圧は、第８図（Ｅ）に
示すように励磁コイル１５．１５−に加えられる励磁電
圧と同位相となる。

Ａ−Ｂ＝０の場合には、出力電圧がＯとなり、Ａ　−、
Ｂ　＜　Ｏであれば出力電圧は第８図（Ｆ）に示づよう
に励磁コイル１５．１５′に加えら塾る励磁電圧と逆位
相となる。

？ｌなわち、検出コイル１６．１６−の出力電圧の差信
号の位相が１ヘルクの印加方向によって励磁電圧に対し
て同位相もしくは逆位相となり、これを用いて被測定軸
１に加わる印加方向の判別が可能となる。

なお、８１！１および第２のトルク検出器９，１０にお
りる第１および第２のリング状コア１２，１３．１２′
、１３′の！ｌ極片１７．１８．１７−。

１８″間ど被測定軸１の軸方向でなす角度は、４５°に
限定されるはことなく、任意に）■定可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のトルク検出装置に
あっては、被測定軸に加わる］−ルクの方向判別が容易
かつ正確に行なうことが可能であるうえ、検出感麿が安
定かつ均一とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は従来のトルク検出装置を示づ断面図、
第３図は本発明に係る１−ルク検出装置の一実施例を示
づ縦断面図、第４図および第５図は第３図のトルク検出
装置におけるコア部材の分解斜視図Ｌ１３よび要部展間
図、第６図は第３図のトルク検出ｖｉ直の回路図、第７
図および第８図は第３図のトルク検出装置の出力特性図
である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・被測定軸９．１０・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・第１　ａ３よび第２のトルク検出器 １１．１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・円筒状コア１２．１３．１２′、１３−
・・・リング状コア１４．１４−・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・コア部材１７．１８．１
７′、１８−・・・磁極片２１・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
整流回路２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・トルク演算回路２
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・差動増幅回路２４・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・方向判別回路第１図 第２図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定軸の外周を囲むように配置ｔされ、かつ、
   リング状の励磁コイルＪ３よびこの励磁コイルからの磁
   束の磁歪成分を検出する検出器とを有するコアと； 前記検出器からの検出信号によって前記被測定軸に加え
   られ／〔１〜ルクを測定づる１−ルク測定手段と； 前記検出器からの検出信号によって前記被測定軸に加え
   られたトルクの方向をめる方向判別手段どを備えてなる
   とともに； 前記コアは、該コアの内周から前記被測定軸に向【）で
   突設づるとともに、前記被測定軸の表面上に６３いて前
   記被測定軸の軸方向に所定の角Ｉαをもって並ぶように
   複数形成された磁極片を備えることを特徴とするトルク
   検出装置。