JPH051959A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の大型化や回路構成を複雑化することな
く、高分解能で正確にトルクが計測でき、これと同時に
回転数や動力をも計測できるようにする。 【構成】 位相差パルス発生手段９によってトルク伝達
軸１のねじれ量に対応する位相差をもつ位相差パルスが
出力され、また、基本回転パルス発生手段６によってト
ルク伝達軸１の１回転毎に基本回転パルスを発生する。
一方、周期時間決定手段１７は、基本回転パルスの１周
期分を整数倍した周期時間が経過するたびにデータ取り
込みの信号を出力するので、この信号に応答して、ＣＰ
Ｕ２０は、この周期時間に含まれる位相差パルスの時間
幅を加算して、周期時間との比率を算出することにより
トルクを求め、同時に、周期時間中の基本回転パルスを
計数して回転数を演算し、さらに、その回転数とトルク
の計測結果に基づいて動力を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトインタラプタや
電磁ピックアップのような非接触型の回転センサを用い
てトルク伝達軸のトルク、さらには回転数、および動力
を計測する計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トルク伝達軸に生じるトルクを計
測するトルク計測装置には、フォトインタラプタや、電
磁ピックアップのような回転センサを用いた非接触型の
ものがある。前者のフォトインタラプタを用いるもので
は、トルク伝達軸の軸方向に沿って一対のスリット円板
が取り付けられ、この一対のスリット円板を挟んでフォ
トインタラプタが設けられる。後者の電磁ピックアップ
を用いるものでは、トルク伝達軸の軸方向に沿って取り
付けられ一対のギアにそれぞれ電磁ピックアップが対設
される。

【０００３】上記のいずれのトルク検出装置において
も、トルク伝達軸にトルクが加わり、この軸にねじれが
生じると、そのねじれ量が一対の回転センサから出力さ
れる回転パルスの間の位相差として現れるので、両回転
パルスから、その位相差に相当する位相差パルスを生成
し、その位相差パルスのパルス幅を計測することによっ
てトルクを算出するものである。

【０００４】ところで、上記のようなトルク計測装置で
は、スリット円板もしくはギアの加工誤差や、これらを
トルク伝達軸に取り付ける際の取付誤差が、トルク測定
の際の誤差になるので、加工や組立に高度の精度が要求
され、熟練と多大な時間とが必要となる。

【０００５】このような問題に対して、従来、次のよう
な対策が採られている。

【０００６】一つの対策は、たとえば、特開昭５５−１
６４３２３号公報に示されるように、各スリット円板の
直径方向に対してフォトインタラプタのような光電セン
サを２個所に設け、これらの光電センサから得られる回
転パルスを合成して、加工や組立の誤差の影響が現れな
いようにしたものである。

【０００７】他の対策は、たとえば、特開昭５４−８８
１６９号公報に示されるように、位相差パルスを処理す
る回路部で、その位相差データの移動平均をとることで
誤差要因を除くようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一対の
スリット円板のそれぞれに２個の光電センサを設ける第
１の対策では、検出機構部が大型化する。

【０００９】また、移動平均をとる第２の対策では、ス
リット間のピッチのばらつきに起因するような、測定値
の細かい変動は除去しうるが、スリット円板やギアがト
ルク伝達軸に対して偏心しているような場合は、その影
響を充分に排除することができず、測定結果に周期的な
変動が現れる。また、回転数が高くなるのに伴い、移動
平均をとるべき基準の時間幅も短くなるので、分解能が
低下するという問題がある。

【００１０】さらに、いずれの対策を施したものにおい
ても、無負荷状態での調整(零点調整)が面倒で、そのた
め、正確な測定が困難であるという問題が残る。

【００１１】一方、現状において、トルク伝達軸のトル
クを計測するだけでなく、これと関連した回転数や動力
を同時に計測したいという要求がある。ここで、動力
は、トルクと回転数の関数であるから、トルクと回転数
が計測できれば動力を算出することができる。

【００１２】ところで、前述の特開昭５４−８８１６９
号公報に示されものでは、位相差データの移動平均値に
基づいてトルクを算出することができ、また、回転数
は、回転センサから出力される回転パルスを一定時間計
測することにより求めることができる。

【００１３】しかし、移動平均をとる場合にはそのトル
クの測定結果が出るまでに若干の遅れが生じる一方、回
転数はリアルタイムで測定されるので、トルクと回転数
との各測定結果が得られるタイミングにおいて、若干の
タイムラグを生じる。このようなタイムラグが生じたト
ルクと回転数とに基づいて動力を演算した場合には、ト
ルクと回転数において一対一対応がとれていないので、
得られる動力の値は誤差が大きく測定精度を保証するの
は困難である。

【００１４】また、従来技術として、特公昭４３−１３
０３３号公報に示されるように、トルクのみならず、回
転数や動力も同時に計測できるようにした装置も提案さ
れている。

【００１５】しかしながら、この装置は、スリット円板
の取り付け時の偏心等に起因する測定誤差の影響を除く
ことについては十分に考慮されておらず、しかも、アナ
ログ演算方式であるため、これらのトルク、回転数、動
力をいずれも高い精度で計測するには自と限界がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたもので、検出機構部を大型化し
たり、回路部を複雑化することなく、加工や組立が容易
で、しかも、回転数に依存することなく、高分解能で正
確にトルクが計測でき、しかも、これと同時に回転数や
動力をも計測できるようにするもである。

【００１７】ここで、トルク伝達軸の１回転ごとに、そ
のトルクを求めることは、トルク変動の有無を知る上で
は重要であるものの、すべてのトルク検出装置で必要と
されているわけではない。たとえば、デジタル表示を目
的としたトルク計測装置では、１回転当たりの平均化さ
れたトルク値を表示できる方が計測値が安定化するので
好ましいと言える。

【００１８】そこで、測定結果を出すまでに測定者がデ
ータを読み取るのに適する時間的余裕を認めれば、回転
周期の整数倍で計測し、その期間の間に得られる計測値
を１周期分の計測値に平均化すれば、検出器の取り付け
時の偏心に起因する計測値の周期的な変動が相殺される
ことになるので、偏心の影響を除くことができる。

【００１９】また、回転数とトルクの計測が同じタイミ
ングで行われれば、両者の相互の関連性が保たれるの
で、動力も精度良く求めることができることになる。

【００２０】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、次の構成を採る。

【００２１】すなわち、図１の特許請求の範囲の対応図
に示すように、第１発明に係る計測装置では、トルク伝
達軸の軸方向に沿う２個所にそれぞれ対設された非接触
型の第１，第２回転センサを備えるとともに、トルク伝
達軸の１回転毎に単発の基本回転パルスを発生する基本
回転パルス発生手段と、この基本回転パルスの入力によ
り起動されるとともに、予め設定された基準時間の経過
後にタイムアップする基準時間発生手段と、前記第１、
第２回転センサから出力される回転パルスから両者の位
相差に相当する位相差パルスを発生する位相差パルス発
生手段と、前記基準時間発生手段によるタイムアップ信
号の出力後の基本回転パルス発生手段からの最初の基本
回転パルス入力に応じて、基準時間に基本回転パルスの
最初のパルス入力時間を加算してなる周期時間を決定す
る周期時間決定手段と、前記周期時間決定手段で決定さ
れた周期時間に含まれる位相差パルスの時間幅を加算し
て、前記周期時間との比率を算出することによりトルク
を演算するトルク演算手段とを備える。

【００２２】また、第２発明に係る計測装置では、上記
の構成に加えて、前記周期時間決定手段で決定された周
期時間中にカウントされる前記基本回転パルスに基づい
て回転数を演算する回転数演算手段と、この回転数演算
手段および前記トルク演算手段の両演算結果に基づいて
動力を演算する動力演算手段とを備える。

【００２３】

【作用】第１発明に係る計測装置において、トルク伝達
軸がねじれのある状態で回転していると、一対の回転セ
ンサからそれぞれ出力される回転パルスの間には、位相
差があり、この位相差に相当する位相差パルスが、位相
差パルス発生手段から出力される。

【００２４】一方、基本回転パルス発生手段は、トルク
伝達軸の１回転毎に一発の基本回転パルスを出力する
が、この基本回転パルスの入力で基準時間発生手段が計
時動作を開始する。そして、周期時間決定手段は、基準
時間発生手段で基準時間が経過してタイムアップした
後、最初の基本回転パルスが入力するまでの時間を基準
時間に加算して周期時間を決定する。

【００２５】続いて、トルク演算手段は、周期時間決定
手段で決定された周期時間に含まれる位相差パルスの時
間幅を加算して、周期時間との比率を算出することによ
りトルクを求める。

【００２６】また、第２発明に係る計測装置では、回転
数演算手段が周期時間決定手段で決定された周期時間中
にカウントされる基本回転パルスに基づいて回転数を演
算し、引き続いて、動力演算手段が、その回転数とトル
クの計測結果に基づいて動力を演算する。

【００２７】

【実施例】実施例１ 図２は第１発明の実施例に係る計測装置の回路構成図で
ある。

【００２８】この実施例の計測装置は、トルク伝達軸１
に発生するトルクを検出するものであって、トルク伝達
軸１と、第１および第２の両スリット円板２,３と、回
転センサとしての第１および第２のフォトインタラプタ
４,５と、基本回転パルス発生手段としての第３のフォ
トインタラプタ６とを備えている。

【００２９】第１および第２のスリット円板２,３は、
図３に示すように、トルク伝達軸１の軸方向に沿って２
個所にそれぞれ取り付けられ、いずれも周部に同一のピ
ッチで多数のスリット２ａ,３ａが形成されている。こ
のうち、第１スリット円板２には、スリット２ａの列と
は別に、周方向一個所に透孔２ｂが形成されている。

【００３０】第１フォトインタラプタ４は、第１スリッ
ト円板２のスリット２ａに、また、第２フォトインタラ
プタ５は第２スリット円板３のスリット３ａにそれぞれ
対向する。第３フォトインタラプタ６は、第１スリット
円板２の透孔２ｂに対向しうる位置に設けられる。

【００３１】この実施例の計測装置は、また、第１およ
び第２のＤフリップフロップ７,８と、位相差パルス発
生手段としてのＡＮＤゲート(以下、位相差用ＡＮＤゲ
ートという)９と、基準発振器１０と、第１および第２
のＡＮＤゲート１１,１２と、第１および第２のカウン
タ１３,１４と、マイクロコンピュータ１５と、ＥＥＰ
ＲＯＭ１６と、ＪＫフリップフロップ１７と、操作部１
８と、表示器１９とを備えている。

【００３２】第１Ｄフリップフロップ７は、第１回転セ
ンサ４の回転パルスを、また第２Ｄフリップフロップ８
は、第２回転センサ５の回転パルスをそれぞれ入力し、
いずれも回転パルスの１／２分周を行う。

【００３３】位相差用ＡＮＤゲート９は、第１および第
２の両Ｄフリップフロップ７,８の出力を入力し、その
出力パルスの重なり部分、要するに両出力パルスの位相
差に相当する位相差パルスを出力する。基準発振器１０
は、回転パルスに比べ周波数の高い基準パルスを出力す
る。

【００３４】第１ＡＮＤゲート１１は、基準パルスと位
相差パルスとを導入するもので、位相差パルスが立ち上
がっている間に基準パルスを通過させることで、位相差
パルスのパルス幅を基準パルスの数に変換する。

【００３５】第２ＡＮＤゲート１２は、第２回転センサ
５の出力の分周パルスと基準パルスとを入力し、分周パ
ルスのパルス幅を基準パルスの数に変換する。これら両
ＡＮＤゲート１１,１２は、ＪＫフリップフロップ１７
の出力である計測パルスも入力しており、そのゲート動
作は計測パルスによっても制御されるが、この点につい
てはＪＫフリップフロップ１７の説明に併せて後述す
る。

【００３６】第１および第２の各カウンタ１３,１４
は、それぞれ第１もしくは第２のＡＮＤゲート１１,１
２を通過する基準パルスをカウントするものであり、そ
のカウント動作は、マイクロコンピュータ１５およびＪ
Ｋフリップフロップ１７により制御される。

【００３７】マイクロコンピュータ１５は、そのＣＰＵ
２０の割り込み端子に第３フォトインタラプタ６の基本
回転パルスを入力し、ＪＫフリップフロップ１７や第１
および第２の各カウンタ１３,１４の動作を制御すると
ともに、特許請求の範囲対応図に示した基準時間発生手
段およびトルク演算手段として機能するものである。こ
のマイクロコンピュータ１５での演算には、ＥＥＰＲＯ
Ｍ１６に記憶されている演算式と、演算定数と、零点調
整に伴う補正量とが使用される。

【００３８】ＪＫフリップフロップ１７は、特許請求の
範囲に記載の周期時間決定手段として機能するものであ
って、そのクロック端子に基本回転パルスを入力してお
り、マイクロコンピュータ１５からのクリア信号の入力
後に入力される最初の基本回転パルスによりセットさ
れ、次に、基準時間Ｔ₀が経過した後の最初の基本回転
パルスの入力によりリセットされることにより、基準時
間Ｔ₀に最初の基本回転パルスが入力されるまでの時間
αを加算してなる周期時間Ｔ(＝Ｔ₀＋α)に相当するパ
ルス幅をもつ計測パルスを出力するもので、その正論理
出力は、第１および第２の各ＡＮＤゲート１１,１２に
与えられ、また、負論理出力は、第１および第２の各カ
ウンタ１３,１４にストア信号として与えられる。

【００３９】したがって、計測パルスが継続している周
期時間Ｔの間だけ、第１および第２の各ＡＮＤゲート１
１,１２は、基準パルスを通過させるとともに、第１お
よび第２の各カウンタ１３,１４は、その通過した基準
パルスをカウントする。そして、マイクロコンピュータ
１５は、計測パルスが継続する周期時間Ｔ中にカウント
された第１および第２の各カウンタ１３,１４のカウン
ト数を取り込んで、所定の演算を行う。

【００４０】次に、上記構成の動作を図４および図５の
タイミングチャートに基づいて説明する。

【００４１】トルク伝達軸１が、ねじれの生じている状
態で回転している場合は、第１および第２の各フォトイ
ンタラプタ４,５からは、図４(a)，(b)に示すように、
それぞれ回転パルスが出力される。

【００４２】各回転パルスａ，ｂは、それぞれ対応する
Ｄフリップフロップ７，８で１／２分周されて、同図
(c)，(d)に示すパルスとなる。これらの分周パルスc，d
の間には、トルク伝達軸１のねじれ量に対応した位相差
があるから、両分周パルスc，dが入力される位相差用Ａ
ＮＤゲート９からは、両分周パルスc，dの時間的な重な
り部分であって両者の位相差に相当する位相差パルスe
が出力される(同図(e)参照)。この位相差パルスeは、高
周波数の基準パルスf(同図(f)参照)とともに第１ＡＮＤ
ゲート１１に入力されるから、位相差パルスeが立ち上
がっている間に基準パルスfが通過され、これによっ
て、位相差パルスeのパルス幅が基準パルスfの数に変換
される。さらに、この第１ＡＮＤゲート１１には、計測
パルスg(同図(g)参照)も入力されているから、同図(h)
に示すように、計測パルスgがハイレベルとなっている
周期時間Ｔの間だけ、位相差パルスeのパルス幅に対応
する数の基準パルスfが通過する。

【００４３】同様に、第２フォトインタラプタ５の回転
パルスbは１／２分周されて、高周波数の基準パルスfと
ともに第２ＡＮＤゲート１２に入力されるので、その分
周パルスdのパルス幅が基準パルスfの数に変換される。
そして、第２ＡＮＤゲート１２にも、計測パルスｇが入
力されているので、同図(i)に示すように、計測パルスg
がハイレベルとなっている周期時間Ｔの間だけ、分周パ
ルスdのパルス幅に対応する数の基準パルスfが通過す
る。上記の周期時間Ｔだけハイレベル出力となる計測パ
ルスgは、第３フォトインタラプタ６からの基本回転パ
ルスlと、マイクロコンピュータ１５の内部タイマーの
計時時間Ｔ₀とから生成されるものであって、それに関
連した動作を図５に基づいて説明する。

【００４４】まず、同図(l)に示すように、トルク伝達
軸１の１回転毎に、第３フォトインタラプタ６は、単発
の基本回転パルスlを出力する。

【００４５】一方、マイクロコンピュータ１５は、前回
のカウントデータの取り込み動作と演算動作中の適宜タ
イミングにおいてクリア信号o，mを第１、第２カウンタ
１３，１４およびＪＫフリップフロップ１７にそれぞれ
出力するとともに、ＪＫフリップフロップのＪ，Ｋ入力
端子に同時に加わる割り込み信号nをハイレベルに設定
するので(同図(m)〜(o)参照)、第１、第２カウンタ１
３，１４が同時にクリアされるとともに(同図(s)参
照)、ＪＫフリップフロップ１７の正論理出力q(計測パ
ルスg出力と同じ)はローレベルに、負論理出力q'はハイ
レベルに設定される(同図(q)、(q´)参照)。

【００４６】この待機状態において、第３フォトインタ
ラプタ６からの基本回転パルスlが出力されると、この
基本回転パルスlによってマイクロコンピュータ１５に
割り込みがかかって、その内部タイマーが計時動作を開
始し、基準時間Ｔ₀の経過後にタイムアップする(同図
(p)参照)。この基準時間Ｔ₀は具体的には１秒である。
これと並行して、前記した基本回転パルスlはＪＫフリ
ップフロップに入力されるので、ＪＫフリップフロップ
１７の正論理出力qはハイレベルに、負論理出力q´はロ
ーレベルとなる(同図(q)、(q´)参照)。そして、マイク
ロコンピュータ１５は、上記のクリア信号o，mを出力し
てから一定期間β後、ＪＫフリップフロップ１７のＪ，
Ｋ入力端子に加わる割り込み信号nをローレベルに設定
するので、以降、ＪＫフリップフロップ１７に基本回転
パルスlが加わってもその出力q、q´は変わらず、ＣＰ
Ｕ２０の内部タイマがタイムアップする基準時間Ｔ₀が
経過するまで無視されることになる。

【００４７】そして、ＣＰＵ２０の内部タイマーの計時
時間Ｔ₀が経過すると、ＪＫフリップフロップ１７の
Ｊ、Ｋ入力端子にハイレベルの割り込み信号nが与えら
れるので、このＪＫフリップフロップ１７は、基本回転
パルスlに対して応答しうる状態となる。

【００４８】そして、内部タイマーがタイムアップする
基準時間Ｔ₀が経過した後、最初の基本回転パルスlがＪ
Ｋフリップフロップ１７に入力されると、ＪＫフリップ
フロップ１７の出力q，q´がレベル反転する。つまり、
ＪＫフリップフロップ１７の正論理出力qは、基準時間
Ｔ₀に基本パルスlの１周期分の時間αを加算した周期時
間Ｔ(＝Ｔ₀＋α)だけハイレベルに、負論理出力q´は、
その逆に周期時間Ｔだけローレベルになる。

【００４９】したがって、第１ＡＮＤゲート１１は、周
期時間Ｔ内において、位相差パルスeのパルス幅に対応
する数の基準パルスfを通過させ、第１カウンタ１３
は、その周期時間Ｔ内で第１ＡＮＤゲートを通る基準パ
ルスfをカウントする。また、第２ＡＮＤゲート１２
も、周期時間Ｔ内において分周回転パルスdのパルス幅
に対応する数の基準パルスfを通過させ、第２カウンタ
１４は、その周期時間Ｔ内で第２ＡＮＤゲート１２を通
る基準パルスfをカウントする。

【００５０】一方、マイクロコンピュータ１５は、同図
(r)に示すように、クリア信号o，mの出力と同時にデー
タリードのモードとなり、各カウンタ１３,１４にスト
アされているカウント数を取り込んでトルクを演算す
る。

【００５１】この演算に当たっては、予め、無負荷時
に、第１カウンタ１３でのカウント数Ｓo₁と第２カウン
タ１４のカウント数Ｓo₂とから、その比率Ｔo(＝Ｓo₁／
Ｓo₂)を算出し、同様に、定格トルクを負荷した状態で
の第１カウンタ１３のカウント数Ｓm₁と第２カウンタ１
４のカウント数Ｓm₂とから、その比率Ｔm(＝Ｓm₁／Ｓ
m₂)を算出し、これらの値Ｔo,ＴmをＥＥＰＲＯＭ１６に
格納しておく。

【００５２】そして、実測時に得られた各カウンタ１
３,１４のカウント数Ｓn₁,Ｓn₂から、その比率Ｔn(＝Ｓ
n₁／Ｓn₂)を算出した後、次の算式でトルクＸt(Ｎ・m)を
求める。

【００５３】 Ｘt＝{(Ｔn−Ｔo)／(Ｔm−Ｔo)}・Ｆ・Ｋ₁ (１) ここで、Ｆは定格トルクを示し、Ｋ₁は単位換算用の
定数である。

【００５４】なお、上記の実施例では、基本回転パルス
lを発生する手段としてフォトインタラプタ６を用いた
が、スリット円板２,３のスリット２a,３aの数をＮ個と
すると、第１もしくは第２フォトインタラプタ４,５に
Ｎ進カウンタを接続し、このＮ進カウンタによってトル
ク伝達軸の１回転毎に単発のパルスを発生させるように
してもよい。

【００５５】また、上記の実施例では第２アンドゲート
１２および第２カウンタ１４を設けているが、これを省
略し、ＪＫフリップフロップ１７の正論理の出力である
計測パルスgを直接ＣＰＵ２０に入力し、この計測パル
スgの幅を内部タイマ等で計時するとともに、第１カウ
ンタ１３で得られる位相差パルスeのパルス幅の時間を
ＣＰＵ２０で積算し、両者の比を算出することにより回
転トルクを求めるようにすることも可能である。

【００５６】実施例２ 図６は第２発明の実施例に係る計測装置の回路構成図で
あり、実施例１に係る図２に対応する部分には同一の符
号を付す。

【００５７】この実施例の特徴は、図２に示した構成に
加えて、第３フォトインタラプタ６で得られる基本回転
パルスlをカウントする第３カウンタ２２を設けるとと
もに、ＣＰＵ２０が、特許請求の範囲対応図に示した回
転数演算手段および動力演算手段として機能する。

【００５８】この構成において、図５(t)のタイミング
チャートに示すように、ＣＰＵ２０から第１、第２カウ
ンタ１３，１４に加えられるカウンタクリア信号mは、
同時に第３カウンタ２２にも与えられるので、第３カウ
ンタ２２は、このカウンタクリア信号mでカウント値が
クリアされた後、第３フォトインタラプタ６からの基本
回転パルスlのカウントを開始する。そして、周期時間
Ｔが経過すると、ＪＫフリップフロップ１７の負論理出
力q´がカウント値のストア信号として加えられるの
で、ＣＰＵ２０には、周期時間Ｔ内に発生された基本回
転パルスlのカウント値nが取り込まれる。

【００５９】ＣＰＵ２０は、このカウント値nに基づい
て、次式により回転数Ｎt(rpm)を求める。

【００６０】 Ｎt＝６０・n／Ｔ (２) さらに、ＣＰＵ２０は、この回転数Ｎtの値と先に求め
たトルクＸtの計測結果に基づいて、次式により動力Ｐt
(kw)を演算する。

【００６１】 Ｐt＝Ｎt・Ｘt／Ｋ₂ (３） ここで、Ｋ_２は単位換算用の定数である。

【００６２】このように、トルクＸtと回転数Ｎtとは全
く同じタイミングで計測され、しかも、回転数の大小に
かかわらず分解能も同一のため、(３)式に基づいて得ら
れる動力Ｐtの値も極めて信頼性が高い。

【００６３】なお、図６では、第３カウンタ２２を設け
ているが、これを省略し、ＣＰＵ２０内部において、そ
の割り込み端子に加わる基本回転パルスlを周期時間Ｔ
の間だけカウントして、回転数Ｎtを算出することもで
きる。また、回転数Ｎtは速度(m／min、km／Ｈ)に、ト
ルクＸtは接線力(Ｎ・xm)に、動力Ｐtは駆動力に、それ
ぞれ単位換算することが可能である。

【００６４】

【発明の効果】第１発明は、次の効果を奏する。

【００６５】 従来のものでは、回転センサにより得
られる回転パルスの１周期分の時間(これはトルク回転
軸の１回転分の時間よりも短い)を基準にしてその時間
内でのトルクを算出しているが、これだと、トルク伝達
軸の回転速度が速くなるほど、回転パルスの幅が短くな
るため、回転速度が大きくなるほど分解能が低下する。

【００６６】これに対して、本発明のものでは、基準時
間経過後の最初の基本回転パルスが入力されるまでの時
間を加えた周期時間(これはトルク回転軸の整数回転分
の時間に等しい)を基準としてその時間内でのトルクを
算出しているので、回転速度に依存することなく高分解
能で精度の高い計測結果が得られる。すなわち、上記の
周期時間は、基本回転パルス周期の整数倍の時間であっ
て、回転速度によって変動するのは、最大でも基本回転
パルスの１周期の時間幅だけであって僅かである。そし
て、この周期時間内においては、高速になるほど位相差
パルスのパルス幅は短くなるが、そのパルス数は多くな
るので、周期時間内に含まれる位相差パルスのパルス幅
の合計時間は、回転速度に依存することなくトルクの大
きさに応じた値となる。したがって、分解能は回転速度
の大小に影響されない。

【００６７】 本発明では、トルク伝達軸の整数回転
分に相当する周期時間内に得られる位相差パルスの情報
を取り込んでその平均値を測定値とするから、スリット
円板やギアの偏心に起因するような、周期的に現れる誤
差も取り除くことができ、正確な測定が可能となる。し
かも、スリット円板やギアの加工や組立に高度の精度が
要求されないから、製作が容易になる。すなわち、２個
一対の回転センサを用いてトルクの検出を行えるから、
検出機構部が大型化せず、小型に構成できる。

【００６８】 トルク伝達軸の数回転分のデータの平
均をとる従来の場合は、回転速度によって所要の測定結
果が得られるまでの時間が大幅に変動し、これに応じて
表示内容もその周期で変動するため、表示が見にくい。

【００６９】これに対して、本発明では、周期時間ごと
に演算結果が得られ、しかも、この周期時間が回転数の
大小により変動する幅は最大でも基本回転パルスの１周
期分という僅かの時間であるから、ほぼ一定の時間間隔
で平均化された測定結果が得られる。そのため、トルク
の表示時間間隔も略一定となるため、表示が見易い。
さらに、本発明ではデジタル的なデータ処理を行うの
で、無負荷時のデータをメモリに記憶しておいて、これ
を用いてトルクの演算を行うことができる。したがっ
て、特に高精度の零点調整を行う必要がなく、この点か
らも、組立が容易となり、また、零点調整の精度に依ら
ない正確な測定が可能になる。

【００７０】また、第２発明は、上記の〜の効果に
加えて次の効果を奏する。

【００７１】 トルクのみならず、回転数や動力も同
時に計測されるので、これらのデータの相互の関連性を
把握することが容易となる。

【００７２】 しかも、動力は、トルクと回転数の計
測が高精度に測定され、かつ、計測の開始と終了のタイ
ミングが全く同一になるので、トルク、回転数および動
力のデータが常に一対一対応で得られることになり、測
定結果の信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の特許請求の範囲対応図である。

【図２】第１発明に係る実施例１の計測装置の回路構成
図である。

【図３】スリット円板の正面図である。

【図４】動作説明に供するタイミングチャートである。

【図５】動作説明に供するタイミングチャートである。

【図６】第２発明に係る実施例２の計測装置の回路構成
図である。

【符号の説明】

１…トルク伝達軸、４,５…第１,第２フォトインタラプ
タ(第１,第２回転センサ)、６…第３フォトインタラプ
タ(基本回転パルス発生手段)、９…位相差用ＡＮＤゲー
ト(位相差パルス発生手段)、１０…基準発振器、１１,
１２…第１,第２ＡＮＤゲート、１３,１４…第１,第２
カウンタ、１５…マイクロコンピュータ(基準時間発生
手段、トルク演算手段、回転数演算手段、動力演算手
段)、１７…ＪＫフリップフロップ(周期時間決定手
段)、２２…第３カウンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク伝達軸の軸方向に沿う２個所にそ
   れぞれ対設された非接触型の第１、第２回転センサを備
   えるとともに、トルク伝達軸の１回転毎に単発の基本回
   転パルスを発生する基本回転パルス発生手段と、この基
   本回転パルスの入力により起動されるとともに、予め設
   定された基準時間の経過後にタイムアップする基準時間
   発生手段と、前記第１、第２回転センサから出力される
   回転パルスから両者の位相差に相当する位相差パルスを
   発生する位相差パルス発生手段と、前記基準時間発生手
   段によるタイムアップ信号の出力後の基本回転パルス発
   生手段からの最初の基本回転パルス入力に応じて、基準
   時間に基本回転パルスの最初のパルス入力時間を加算し
   てなる周期時間を決定する周期時間決定手段と、前記周
   期時間決定手段で決定された周期時間に含まれる位相差
   パルスの時間幅を加算して、前記周期時間との比率を算
   出することによりトルクを演算するトルク演算手段と、
   を備えることを特徴とする計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の検出装置と、前記周期時
   間決定手段で決定された周期時間中にカウントされる前
   記基本回転パルスに基づいて回転数を演算する回転数演
   算手段と、この回転数演算手段および前記トルク演算手
   段の両演算結果に基づいて動力を演算する動力演算手段
   と、を備えることを特徴とする計測装置。