JPH0462441A

JPH0462441A - トルク測定装置

Info

Publication number: JPH0462441A
Application number: JP17215890A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Hanazawa; 花澤　明由
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-27

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トルク測定装置に関する。

従来の技術従来、トルク測定装置として、トルク伝達軸の外周に一
対の磁気異方性部を形成し、この軸にトルクが印加され
たときの各磁気異方性部の透磁率の変化を、前記磁気異
方性部の近傍に配置されるとともに励磁コイルによって
励磁される一対の検出コイルで検出し、両検出信号の差
から、軸に作用するトルクの大きさを電気信号に変換す
るようにしたトルク測定装置が、たとえば特願昭６２３
３４８６２号によりて知られている。

この従来のトルク測定装置においては、両検出信号の和
が一定になるように励磁電流を制御することで、両検出
信号の感度補正を行っている。なお、両検出信号の差に
もとづくトルク検出信号の増幅率は一定に設定されてい
る。

発明が解決しようとする課題しかし、このような従来のトルク測定装置においては、
非直線性の大きな材料でトルク伝達軸を構成すると、高
トルクを印加したときに第６図に示すようにトルク−出
力電圧の特性が歪むという問題点がある。このため、特
に同一の軸材料で軸径を大きくできないときには、トル
ク測定範囲が比較的狭いトルクセンサしか実現できなく
なる。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、高トルク域
においても出力特性に歪の生じないトルク測定装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段上記目的を達成するため本発明は、軸に印加されるトル
クの変化による励磁コイルの電流または電圧の変動を検
知する手段と、この検知結果にもとづいてトルク検出信
号の増幅率を制御する手段とを有するようにしたもので
ある。

作用軸にトルクが加わると、両磁気異方性部において、引張
力による透磁率の増加分と、圧縮力による透磁率の減少
分とに差が生じ、軸合体の透磁率が変化する。そのため
、励磁電流を一定とする制御下では、励磁コイルのイン
ピーダンスが変化して励磁電圧が変化し、反対に励磁電
圧が一定になるように制御していたときには励磁電流が
変化する。そこで、この励磁電流まはた励磁電圧を検知
し、検知結果にもとづいてトルク検出信号の増幅率に補
正をかけることで、非直線性が改善されることになる。

実施例第１図において、１はトルク伝達用の軸であり、軟磁性
および磁歪性を有する材料にて形成されている。軸１の
外周には、この軸１の軸心の方向と±約４５度の角度を
なして互いに逆方向に傾斜する磁気異方性部２．３が、
多数の溝などによって形成されている。磁気異方性部２
，３の周囲には、各磁気異方性部２．３に対応した検出
コイル４゜５と、これら検出コイル４．５を励磁するた
めの励磁コイル６とが設けられている。励磁コイル６は
、定電流交流電源７に接続されている。

検出コイル４．５からの出力ラインは整流用ローパスフ
ィルタ８，９の入力端へそれぞれ接続され、またこれら
ローパスフィルタ８．９の出力側は差動増幅器１０の入
力端に接続されている。差動増幅器１０は、雨検出コイ
ル４，５の検出信号の差をとることによって、軸１に作
用するトルクに対応した電圧の信号を出力する。

差動増幅器１０の出力側には、オートゲインコントロー
ラ１１と電圧／電流変換器１２とがこの順序で接続され
、電圧／電流変換器１２の出力端子１３に出力信号が現
われるように構成されている。１４は負荷抵抗である。

励磁コイル６の一端側には励磁電圧の検出ライン１５が
接続され、この検出ライン１５は、ローパスフィルタ１
６を介して、差動増幅器１７の一方の入力端子に接続さ
れている。差動増幅器１７の他方の入力端子には、ツェ
ナーダイオードを備えた基準電圧発生部２０が接続され
ている。差動増幅器１７からの出力ライン１８はオート
ゲインコントローラ１１へ接続され、このオートゲイン
コントローラ１１ヘゲインコントロール用信号を供給可
能である。

このような構成において、励磁コイル６は、定電流交流
電源７によって、励磁電流ｌａｘが一定値となる定電流
制御を受けている。その励磁電圧Ｖｅｘは、検出ライン
１５によって検出される。

いま、軸１にトルクＴが加わると、両磁気異方性部２，
３において、引張力による透磁率の増加分と圧縮力によ
る透磁率の減少分とに差が生じ、軸１の全体の透磁率が
変化する。そのため、励磁電流１ｃｘを一定とする制御
下では励磁コイル６のインピーダンスが変化し、励磁電
圧Ｖｃｘが変化する。第３図は、この軸１に加わるトル
クＴと励磁電圧Ｖａｘとの関係を示す。

所定トルク値±ｔ　　（ｋｇｔ　　・ｍ）における励磁
電圧Ｖｅｌの変化ΔＶｅｘは、検出ライン１５およびロ
ーパスフィルタ１６を経て差動増幅器１７に入力される
。

差動増幅器１７は、励磁電圧の変化ΔＶｃＸに対応する
ゲインコントロール信号をオートゲインコントローラ１
１へ送り、その増幅率を第４図に示すように補正する。

この結果、第５図に示すように、特に高トルク域におけ
る特性の歪が修正され、出力特性の非直線性が改善され
ることになる。したがって、軸１に非直線性の大きな材
料を使用してもトルクセンサを構成することができる。

また反対に従来と同じ材料で軸１を構成した場合には、
第５図に示すように、よりトルク測定範囲の広いトルク
センサを構成することができる。さらに、オートゲイン
コントローラ１１におけるゲインコントロール信号の信
号電圧と増幅率との相関関係を各トルクセンサごとに個
別に決定すれば、非常に良好な直線性を持ったトルクセ
ンサを構成することができる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す。すなわち、第１
図では交流電源７は定電流電源であったが、本図では、
交流電源７として定電圧電源を用いている。この場合に
は、軸１に加わるトルクＴに応じて励磁電流Ｉｅｘが変
化するため、励磁コイル６と直列に接続された検ａ抵抗
１９に現われる電圧を検出することでこの励磁電流Ｉｅ
ｘの変化が検出される。そして、この検出結果にもとづ
き、第１図の場合と同様にオートゲインコントローラ１
１の増幅率が調節される。

発明の効果以上述べたように本発明によると、軸に印加されるトル
クの変化に対応した励磁コイルの電流または電圧の変動
を検知して、検知結果にもとづきトルク検出信号の増幅
率を制御するようにしたため、高トルク域においても出
力特性に歪の生じないトルク測定装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のトルク測定装置の回路構成
を示す図、第２図は本発明の他の実施例のトルク測定装
置の回路の要部の構成を示す図、第３図〜第５図は第１
図の回路の特性を示す図、第６図は従来のトルク測定装
置の出力特性を示す図である。１・・・軸、２，３・・・磁気異方性部、４，５・・・
検出コイル、６・・・励磁コイル、７・・・交流電源、
１１・・・オートゲインコントローラ、１５・・・検出
ライン。代理人　　　森　　本　　義　　弘第３図第５区第４図第６図出力雪圧（Ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】１、トルク伝達軸の外周に一対の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各磁気異方性部の
透磁率の変化を、前記磁気異方性部の近傍に配置される
とともに励磁コイルによって励磁される一対の検出コイ
ルで検出し、両検出信号の差から、軸に作用するトルク
の大きさを電気信号に変換するようにしたトルク測定装
置であって、前記軸に印加されるトルクの変化による励磁コイルの電
流または電圧の変動を検知する手段と、この検知結果に
もとづいてトルク検出信号の増幅率を制御する手段とを
有することを特徴とするトルク測定装置。