JPH06235667A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPH06235667A JPH06235667A JP2120293A JP2120293A JPH06235667A JP H06235667 A JPH06235667 A JP H06235667A JP 2120293 A JP2120293 A JP 2120293A JP 2120293 A JP2120293 A JP 2120293A JP H06235667 A JPH06235667 A JP H06235667A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】２つの磁気光学素子を有し、一方の出力光を他
方の入力光とするトルク検出装置において、その組み立
てを容易にしたトルク検出装置を提供する。 【構成】回転軸１２と、回転軸１２の延出方向に所定距
離を離間して配置され、互いに略９０°の角度をなす傾
斜対向面として形成された第１及び第２の磁気記録層１
８ａ，１８ｂと、第１及び第２の磁気記録層１８ａ，１
８ｂに近接した状態で、第１及び第２の磁気記録層１８
ａ，１８ｂと略平行に配置されたところの磁気光学材料
から成る第１及び第２の磁気光学部材２０，２２と、第
１の磁気光学部材２０に直線偏光光を照射するためのレ
ーザーダイオード２４と、第１の磁気光学部材２０に入
射して反射された後、第２の磁気光学部材２２に入射し
て反射された光の状態変化を検出するフオトダイオード
２９とを具備する。
方の入力光とするトルク検出装置において、その組み立
てを容易にしたトルク検出装置を提供する。 【構成】回転軸１２と、回転軸１２の延出方向に所定距
離を離間して配置され、互いに略９０°の角度をなす傾
斜対向面として形成された第１及び第２の磁気記録層１
８ａ，１８ｂと、第１及び第２の磁気記録層１８ａ，１
８ｂに近接した状態で、第１及び第２の磁気記録層１８
ａ，１８ｂと略平行に配置されたところの磁気光学材料
から成る第１及び第２の磁気光学部材２０，２２と、第
１の磁気光学部材２０に直線偏光光を照射するためのレ
ーザーダイオード２４と、第１の磁気光学部材２０に入
射して反射された後、第２の磁気光学部材２２に入射し
て反射された光の状態変化を検出するフオトダイオード
２９とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両や工作機械等にお
ける動力伝達軸に加わるトルクを検出するためのトルク
検出装置に関するものである。
ける動力伝達軸に加わるトルクを検出するためのトルク
検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両や工作機械における動力
伝達軸に加わるトルクを検出する装置としては、動力伝
達軸に所定距離を離間して２つのエンコーダを設け、動
力伝達軸が捩れることにより生ずる２つのエンコーダの
出力信号の位相差からトルクを算出するものが知られて
いる。このようなトルク検出装置としては、特開平３−
１１３３３２号に開示されている様に、回転軸上に２つ
の回転円板を設け、この２つの回転円板の外周面に形成
された磁気記録層に無負荷状態で一定の磁気パターンを
記録し、回転軸に負荷がかかったときの磁気パターンの
位相ずれを、磁気ヘッドにより検出するものが知られて
いる。
伝達軸に加わるトルクを検出する装置としては、動力伝
達軸に所定距離を離間して２つのエンコーダを設け、動
力伝達軸が捩れることにより生ずる２つのエンコーダの
出力信号の位相差からトルクを算出するものが知られて
いる。このようなトルク検出装置としては、特開平３−
１１３３３２号に開示されている様に、回転軸上に２つ
の回転円板を設け、この２つの回転円板の外周面に形成
された磁気記録層に無負荷状態で一定の磁気パターンを
記録し、回転軸に負荷がかかったときの磁気パターンの
位相ずれを、磁気ヘッドにより検出するものが知られて
いる。
【０００３】しかしながら、このように磁気ヘッドによ
り磁気パターンを検出する方法においては、磁気パター
ンが記録された磁気記録層と磁気ヘッドとの間に相対移
動がないときには、磁気パターンを磁気ヘッドで検出す
ることができないため、回転軸が静止している時のトル
クを検出することができないという問題点があった。こ
れを解決する方法として、本願出願人が既に出願してい
る特願平４−６８１０６に示される様に、磁気ヘッドの
代わりに磁気光学素子を使用して磁気パターンを検出す
る方法が研究されている。磁気光学素子は、磁気パター
ンとの相対移動がなくとも、磁気パターンから漏洩する
磁束を受けて、その方向に磁化され、入射された直線偏
光光の偏光面を回転させる性質を有している。そのた
め、回転軸が静止している状態においても、２つの円板
に記録された磁気パターンの位相差を偏光面の回転角変
化として検出することが可能であり、回転軸の静止トル
クを検出することができる。
り磁気パターンを検出する方法においては、磁気パター
ンが記録された磁気記録層と磁気ヘッドとの間に相対移
動がないときには、磁気パターンを磁気ヘッドで検出す
ることができないため、回転軸が静止している時のトル
クを検出することができないという問題点があった。こ
れを解決する方法として、本願出願人が既に出願してい
る特願平４−６８１０６に示される様に、磁気ヘッドの
代わりに磁気光学素子を使用して磁気パターンを検出す
る方法が研究されている。磁気光学素子は、磁気パター
ンとの相対移動がなくとも、磁気パターンから漏洩する
磁束を受けて、その方向に磁化され、入射された直線偏
光光の偏光面を回転させる性質を有している。そのた
め、回転軸が静止している状態においても、２つの円板
に記録された磁気パターンの位相差を偏光面の回転角変
化として検出することが可能であり、回転軸の静止トル
クを検出することができる。
【０００４】ところで、このような磁気光学素子を使用
したトルク検出装置としては、図１０に示す様に、第１
の磁気光学素子５０に直線偏光光を入射させ、その出力
光を更に第２の磁気光学素子５２に入射させ、第２の磁
気光学素子の出力として、２つの磁気パターンの位相差
に応じたパルス幅を持つ光信号を得る方式が考えられ
る。この方式を実現させるために、従来、図１０に示す
様に、２枚のハーフミラー５４，５６を用いて光学系を
構成し、第１の磁気光学素子５０からの出力光を第２の
磁気光学素子５２に入力する様にしていた。
したトルク検出装置としては、図１０に示す様に、第１
の磁気光学素子５０に直線偏光光を入射させ、その出力
光を更に第２の磁気光学素子５２に入射させ、第２の磁
気光学素子の出力として、２つの磁気パターンの位相差
に応じたパルス幅を持つ光信号を得る方式が考えられ
る。この方式を実現させるために、従来、図１０に示す
様に、２枚のハーフミラー５４，５６を用いて光学系を
構成し、第１の磁気光学素子５０からの出力光を第２の
磁気光学素子５２に入力する様にしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の磁気光学素子を使用したトルク検出装置において
は、光学系を構成するハーフミラー５４，５６のアライ
メントの調整が難しいなど、組み立て上の困難が大きい
という問題点があった。従って、本発明は上述した課題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、２つの磁気光学素子を有し、一方の出力光を他方の
入力光とするトルク検出装置において、その組み立てを
容易にしたトルク検出装置を提供することにある。
従来の磁気光学素子を使用したトルク検出装置において
は、光学系を構成するハーフミラー５４，５６のアライ
メントの調整が難しいなど、組み立て上の困難が大きい
という問題点があった。従って、本発明は上述した課題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、２つの磁気光学素子を有し、一方の出力光を他方の
入力光とするトルク検出装置において、その組み立てを
容易にしたトルク検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明のトルク検出装置は、回転
軸と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気
パターンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、前
記第１の磁気記録層に近接した状態で、該第１の磁気記
録層と略平行に配置されたところの磁気光学材料から成
る第１の磁気光学部材と、前記第２の磁気記録層に近接
した状態で、該第２の磁気記録層と略平行に配置された
ところの磁気光学材料から成る第２の磁気光学部材と、
前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射するための
照射手段と、前記第１の磁気光学部材に入射して反射さ
れた後、前記第２の磁気光学部材に入射して反射された
光の状態変化を検出する検出手段とを具備することを特
徴としている。
的を達成するために、本発明のトルク検出装置は、回転
軸と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気
パターンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、前
記第１の磁気記録層に近接した状態で、該第１の磁気記
録層と略平行に配置されたところの磁気光学材料から成
る第１の磁気光学部材と、前記第２の磁気記録層に近接
した状態で、該第２の磁気記録層と略平行に配置された
ところの磁気光学材料から成る第２の磁気光学部材と、
前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射するための
照射手段と、前記第１の磁気光学部材に入射して反射さ
れた後、前記第２の磁気光学部材に入射して反射された
光の状態変化を検出する検出手段とを具備することを特
徴としている。
【０００７】また、本発明のトルク検出装置は、回転軸
と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された、第１及び第２の磁気光学層であって、所定の磁
気パターンを記録された第１及び第２の磁気光学層と、
前記第１の磁気光学層に直線偏光光を照射するための照
射手段と、前記第１の磁気光学層に入射して反射された
後、前記第２の磁気光学層に入射して反射された光の状
態変化を検出する検出手段とを具備することを特徴とし
ている。
と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された、第１及び第２の磁気光学層であって、所定の磁
気パターンを記録された第１及び第２の磁気光学層と、
前記第１の磁気光学層に直線偏光光を照射するための照
射手段と、前記第１の磁気光学層に入射して反射された
後、前記第２の磁気光学層に入射して反射された光の状
態変化を検出する検出手段とを具備することを特徴とし
ている。
【０００８】また、本発明のトルク検出装置は、回転軸
と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気
パターンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、該
第１及び第２の磁気記録層に対向して配置され、該第１
及び第２の磁気記録層に記録された磁気パターンの位相
差から前記回転軸に加わるトルクを検出する第１の検出
手段とを具備するトルク検出装置であって、前記検出手
段は、前記第１の磁気記録層に近接した状態で、該第１
の磁気記録層と略平行に配置されたところの磁気光学材
料から成る第１の磁気光学部材と、前記第２の磁気記録
層に近接した状態で、該第２の磁気記録層と略平行に配
置されたところの磁気光学材料から成る第２の磁気光学
部材と、前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射す
るための照射手段と、前記第１の磁気光学部材に入射し
て反射された後、前記第２の磁気光学部材に入射して反
射された光の状態変化を検出する第２の検出手段とを具
備することを特徴と。
と、該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置さ
れ、互いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成
された第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気
パターンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、該
第１及び第２の磁気記録層に対向して配置され、該第１
及び第２の磁気記録層に記録された磁気パターンの位相
差から前記回転軸に加わるトルクを検出する第１の検出
手段とを具備するトルク検出装置であって、前記検出手
段は、前記第１の磁気記録層に近接した状態で、該第１
の磁気記録層と略平行に配置されたところの磁気光学材
料から成る第１の磁気光学部材と、前記第２の磁気記録
層に近接した状態で、該第２の磁気記録層と略平行に配
置されたところの磁気光学材料から成る第２の磁気光学
部材と、前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射す
るための照射手段と、前記第１の磁気光学部材に入射し
て反射された後、前記第２の磁気光学部材に入射して反
射された光の状態変化を検出する第２の検出手段とを具
備することを特徴と。
【０００９】
【作用】以上の様に、この発明に係わるトルク検出装置
は構成されているので、第１の磁気光学部材と第２の磁
気光学部材が互いに略９０°をなす様に配置されている
ことにより、第１の磁気光学部材の反射光を他の光学系
を必要とすることなく第２の磁気光学部材に入射させる
ことが可能となり、トルク検出装置の組み立てを容易に
することができる。
は構成されているので、第１の磁気光学部材と第２の磁
気光学部材が互いに略９０°をなす様に配置されている
ことにより、第１の磁気光学部材の反射光を他の光学系
を必要とすることなく第２の磁気光学部材に入射させる
ことが可能となり、トルク検出装置の組み立てを容易に
することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は、一実施例の
トルク検出装置１０の構造を示した側面図である。図１
において、回転軸１２は、例えば自動車のステアリング
シャフトやドライブシャフト等であり、トルク検出装置
１０は、これらステアリングシャフトやドライブシャフ
ト等を介して伝達されるトルクを検出するものである。
付図面を参照して詳細に説明する。図１は、一実施例の
トルク検出装置１０の構造を示した側面図である。図１
において、回転軸１２は、例えば自動車のステアリング
シャフトやドライブシャフト等であり、トルク検出装置
１０は、これらステアリングシャフトやドライブシャフ
ト等を介して伝達されるトルクを検出するものである。
【００１１】回転軸１２の中間部には、他の部分よりも
細径に形成され、検出ヘッド１４が進入するための凹部
１６が形成されている。凹部１６の両端部には、回転軸
１２の中心軸に対して４５°傾斜した円錐面１６ａ，１
６ｂが形成されており、これらの円錐面１６ａ，１６ｂ
の表面には、磁気記録層１８ａ，１８ｂが形成されてい
る。磁気記録層１８ａ，１８ｂには、前もって、夫々同
一ピッチの磁気パターンが円周方向に沿って記録されて
いる。
細径に形成され、検出ヘッド１４が進入するための凹部
１６が形成されている。凹部１６の両端部には、回転軸
１２の中心軸に対して４５°傾斜した円錐面１６ａ，１
６ｂが形成されており、これらの円錐面１６ａ，１６ｂ
の表面には、磁気記録層１８ａ，１８ｂが形成されてい
る。磁気記録層１８ａ，１８ｂには、前もって、夫々同
一ピッチの磁気パターンが円周方向に沿って記録されて
いる。
【００１２】検出ヘッド１４の磁気記録層１８ａ，１８
ｂに夫々対向する位置には、磁気光学素子から成る第１
磁気光学部材２０と、第２磁気光学部材２２とが配置さ
れている。第１磁気光学部材２０の上方には、レーザー
ダイオード（Ｌ．Ｄ．）２４が配置されており、このレ
ーザーダイオード２４から発せられたレーザー光は、検
光子２６を通過して直線偏光状態にされ、第１磁気光学
部材２０に照射される。第１磁気光学部材２０の裏面に
は反射膜２０ａが形成されており、鉛直上方から第１磁
気光学部材２０に入射した光は、水平面に対して４５°
傾けられた（磁気記録層１８ａと平行にされた）反射膜
２０ａにより反射され、水平方向に向きが変えられる。
ｂに夫々対向する位置には、磁気光学素子から成る第１
磁気光学部材２０と、第２磁気光学部材２２とが配置さ
れている。第１磁気光学部材２０の上方には、レーザー
ダイオード（Ｌ．Ｄ．）２４が配置されており、このレ
ーザーダイオード２４から発せられたレーザー光は、検
光子２６を通過して直線偏光状態にされ、第１磁気光学
部材２０に照射される。第１磁気光学部材２０の裏面に
は反射膜２０ａが形成されており、鉛直上方から第１磁
気光学部材２０に入射した光は、水平面に対して４５°
傾けられた（磁気記録層１８ａと平行にされた）反射膜
２０ａにより反射され、水平方向に向きが変えられる。
【００１３】このとき、第１磁気光学部材２０は、磁気
記録層１８ａに記録された磁気パターンにより、例え
ば、図２に白抜き矢印で示した様に磁化されているの
で、第１磁気光学部材２０に入射した直線偏光光（偏光
面は矢印Ａの方向）は偏光面がθF だけ回転され、反射
膜２０ａにより反射された後には偏光面は矢印Ｂで示し
た様な方向となる。一方、第１磁気光学部材２０の図中
右側には、この第１磁気光学部材２０と対向する様に、
水平面に対して４５°傾けられた状態で第２磁気光学部
材２２が配置されているので、第１磁気光学部材２０
（反射膜２０ａ）で反射された光は、第２磁気光学部材
２２に入射される。第２磁気光学部材２２にも、第１磁
気光学部材２０と同様に、その裏面に反射膜２２ａが形
成されているので、第２磁気光学部材２２に入射された
光は、反射膜２２ａにより鉛直上方に反射される。この
とき、第２磁気光学部材２２は、磁気記録層１８ｂに記
録された磁気パターンにより、例えば、図２に白抜き矢
印で示した様に磁化されているので、第２磁気光学部材
２２に入射した直線偏光光（偏光面は矢印Ｂの方向）
は、偏光面が更にθF だけ回転されて、反射膜２２ａで
反射された後には、偏光面は矢印Ｃで示した様に最初の
入射光に比較して２θF だけ回転した状態となる。
記録層１８ａに記録された磁気パターンにより、例え
ば、図２に白抜き矢印で示した様に磁化されているの
で、第１磁気光学部材２０に入射した直線偏光光（偏光
面は矢印Ａの方向）は偏光面がθF だけ回転され、反射
膜２０ａにより反射された後には偏光面は矢印Ｂで示し
た様な方向となる。一方、第１磁気光学部材２０の図中
右側には、この第１磁気光学部材２０と対向する様に、
水平面に対して４５°傾けられた状態で第２磁気光学部
材２２が配置されているので、第１磁気光学部材２０
（反射膜２０ａ）で反射された光は、第２磁気光学部材
２２に入射される。第２磁気光学部材２２にも、第１磁
気光学部材２０と同様に、その裏面に反射膜２２ａが形
成されているので、第２磁気光学部材２２に入射された
光は、反射膜２２ａにより鉛直上方に反射される。この
とき、第２磁気光学部材２２は、磁気記録層１８ｂに記
録された磁気パターンにより、例えば、図２に白抜き矢
印で示した様に磁化されているので、第２磁気光学部材
２２に入射した直線偏光光（偏光面は矢印Ｂの方向）
は、偏光面が更にθF だけ回転されて、反射膜２２ａで
反射された後には、偏光面は矢印Ｃで示した様に最初の
入射光に比較して２θF だけ回転した状態となる。
【００１４】ここで、回転軸１２の回転に伴って磁気記
録層１８ａ，１８ｂが第１及び第２磁気光学部材２０，
２２に対して相対回転すると、磁気記録層１８ａ，１８
ｂに記録されている同一ピッチの磁気パターンにより、
第１及び第２の磁気光学部材２０，２２の磁化の方向
は、図２に示した方向と、これと反対の方向に交互に変
化する。これに伴って、回転軸１２に負荷トルクが作用
していない状態においては、回転軸１２に捩れが発生し
ていないので、磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂに
記録された磁気パターンは位相が一致しており、第２磁
気光学部材２２から出力される光の偏光面は、＋２θF
と−２θF とに交互に変化することとなる。
録層１８ａ，１８ｂが第１及び第２磁気光学部材２０，
２２に対して相対回転すると、磁気記録層１８ａ，１８
ｂに記録されている同一ピッチの磁気パターンにより、
第１及び第２の磁気光学部材２０，２２の磁化の方向
は、図２に示した方向と、これと反対の方向に交互に変
化する。これに伴って、回転軸１２に負荷トルクが作用
していない状態においては、回転軸１２に捩れが発生し
ていないので、磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂに
記録された磁気パターンは位相が一致しており、第２磁
気光学部材２２から出力される光の偏光面は、＋２θF
と−２θF とに交互に変化することとなる。
【００１５】次に、回転軸１２に負荷トルクが作用して
回転軸１２に捩れが生じている場合の、第２磁気光学部
材２２からの出射光の偏光面の回転角変化について説明
する。まず、図３は、上述した、回転軸１２に負荷トル
クが作用していないときの、第２磁気光学部材２２から
出射される光の偏光面の回転状態を示したものである。
上述した様に、回転軸１２に捩れが生じていないので、
磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂの位相が一致して
おり、それに伴って第１磁気光学部材２０と第２磁気光
学部材２２の磁化の位相も一致しており、第２磁気光学
部材２２から出射される光の偏光面は、＋２θF と−２
θF とに交互に変化する。
回転軸１２に捩れが生じている場合の、第２磁気光学部
材２２からの出射光の偏光面の回転角変化について説明
する。まず、図３は、上述した、回転軸１２に負荷トル
クが作用していないときの、第２磁気光学部材２２から
出射される光の偏光面の回転状態を示したものである。
上述した様に、回転軸１２に捩れが生じていないので、
磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂの位相が一致して
おり、それに伴って第１磁気光学部材２０と第２磁気光
学部材２２の磁化の位相も一致しており、第２磁気光学
部材２２から出射される光の偏光面は、＋２θF と−２
θF とに交互に変化する。
【００１６】これに対し、図４は、回転軸１２に負荷ト
ルクが作用したときの、第２磁気光学部材２２から出射
される光の偏光面の回転状態を示したものである。回転
軸１２に負荷トルクが作用すると、回転軸１２に捩れが
生じ、磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂに位相差が
発生し、第１磁気光学部材２０と第２磁気光学部材２２
の磁化の向きにも図４（ａ）に示した様な位相差が発生
する。このように第１磁気光学部材２０と第２磁気光学
部材２２の磁化の向きに位相差が発生すると、第１磁気
光学部材２０と第２磁気光学部材２２の磁化の向きが逆
に成るタイミングにおいては、第１磁気光学部材２０に
よる偏光面回転角と第２磁気光学部材２２による偏光面
回転角とが打ち消し合い、第２磁気光学部材２２からの
出射光の偏光面回転角は０°となる。すなわち、図４
（ｂ）に示した様に、第１磁気光学部材２０と第２磁気
光学部材２２の位相差に応じたパルス幅で、第２磁気光
学部材２２の出射光の偏光面回転角が＋２θF と０と−
２θF とに変化することとなる。従って、偏光面回転角
のパルス幅を見ることによって回転軸１２の捩れ量を知
ることができ、その捩れ量と回転軸１２の弾性係数によ
り負荷トルクを算出することができるわけである。
ルクが作用したときの、第２磁気光学部材２２から出射
される光の偏光面の回転状態を示したものである。回転
軸１２に負荷トルクが作用すると、回転軸１２に捩れが
生じ、磁気記録層１８ａと磁気記録層１８ｂに位相差が
発生し、第１磁気光学部材２０と第２磁気光学部材２２
の磁化の向きにも図４（ａ）に示した様な位相差が発生
する。このように第１磁気光学部材２０と第２磁気光学
部材２２の磁化の向きに位相差が発生すると、第１磁気
光学部材２０と第２磁気光学部材２２の磁化の向きが逆
に成るタイミングにおいては、第１磁気光学部材２０に
よる偏光面回転角と第２磁気光学部材２２による偏光面
回転角とが打ち消し合い、第２磁気光学部材２２からの
出射光の偏光面回転角は０°となる。すなわち、図４
（ｂ）に示した様に、第１磁気光学部材２０と第２磁気
光学部材２２の位相差に応じたパルス幅で、第２磁気光
学部材２２の出射光の偏光面回転角が＋２θF と０と−
２θF とに変化することとなる。従って、偏光面回転角
のパルス幅を見ることによって回転軸１２の捩れ量を知
ることができ、その捩れ量と回転軸１２の弾性係数によ
り負荷トルクを算出することができるわけである。
【００１７】なお、実際には、第２磁気光学部材２２の
上方には、図１に示す様に検光子２８とフオトダイオー
ド（Ｐ．Ｄ．）２９が配置されており、第２磁気光学部
材２２から出射された光の偏光面の回転角変化は、検光
子２８を通過して、光の強度変化としてフオトダイオー
ド２９により検出される。具体的には、図５にＡで示す
様な直線偏光光（光強度をＩとする）が第１磁気光学部
材２０に入射され、第２磁気光学部材２２から偏光面の
回転角が＋２θF と０と−２θF の光が出射されたとす
る。このとき、第２磁気光学部材２２からの出射光を、
図５に白矢印で示した様な直線偏光のみを通過させる検
光子２８に照射したとすると、この検光子２８を透過す
る光の光強度Ｉ′は、偏光面の回転角が＋２θF と−２
θF の場合には共に、 Ｉ′＝Ｉｓｉｎ（２θF ） となる。
上方には、図１に示す様に検光子２８とフオトダイオー
ド（Ｐ．Ｄ．）２９が配置されており、第２磁気光学部
材２２から出射された光の偏光面の回転角変化は、検光
子２８を通過して、光の強度変化としてフオトダイオー
ド２９により検出される。具体的には、図５にＡで示す
様な直線偏光光（光強度をＩとする）が第１磁気光学部
材２０に入射され、第２磁気光学部材２２から偏光面の
回転角が＋２θF と０と−２θF の光が出射されたとす
る。このとき、第２磁気光学部材２２からの出射光を、
図５に白矢印で示した様な直線偏光のみを通過させる検
光子２８に照射したとすると、この検光子２８を透過す
る光の光強度Ｉ′は、偏光面の回転角が＋２θF と−２
θF の場合には共に、 Ｉ′＝Ｉｓｉｎ（２θF ） となる。
【００１８】また、偏光面の回転角が０の時には、この
光は検光子２８を透過することができず、光強度は０と
なる。従って、図６（ａ）に示した様な偏光面回転角変
化を有する直線偏光光が検光子２８に照射されると、こ
の検光子からは、図６（ｂ）で示した様な光強度変化を
有する光が出射される。この光強度変化パルスの、磁気
パターンの１ピッチに相当する長さＤに対する、光強度
を有する部分の長さＥの比Ｅ／Ｄ（これをデユーティ比
という）を検出することにより、磁気記録層１８ａと磁
気記録層１８ｂの位相差を算出することができる。な
お、実際には図６（ｂ）に示した様な強度変化を有する
光をフオトダイオード２９が受光するので、実際に得ら
れる信号は、フオトダイオード２９から出力される図６
（ｂ）と同様の変化を示す電気信号である。
光は検光子２８を透過することができず、光強度は０と
なる。従って、図６（ａ）に示した様な偏光面回転角変
化を有する直線偏光光が検光子２８に照射されると、こ
の検光子からは、図６（ｂ）で示した様な光強度変化を
有する光が出射される。この光強度変化パルスの、磁気
パターンの１ピッチに相当する長さＤに対する、光強度
を有する部分の長さＥの比Ｅ／Ｄ（これをデユーティ比
という）を検出することにより、磁気記録層１８ａと磁
気記録層１８ｂの位相差を算出することができる。な
お、実際には図６（ｂ）に示した様な強度変化を有する
光をフオトダイオード２９が受光するので、実際に得ら
れる信号は、フオトダイオード２９から出力される図６
（ｂ）と同様の変化を示す電気信号である。
【００１９】次に上述したトルク検出装置を、自動車な
どの組み立てにおけるネジ締め機のトルク測定に用いた
例について説明する。自動車のエンジンなどの組み立て
において、ネジの締め付け力を管理することは、品質管
理・組立異常検出等の観点から重要である。図７は、一
実施例のトルク検出装置３８を備えるネジ締め機の構造
を示す側面図である。図７において、ネジ締め機３０
は、原動力を発生するモータ部３２と、このモータ部３
２の回転を検出するエンコーダ部３４と、実際にネジを
回転させる出力軸３６と、出力軸３６にかかるトルクを
検出するトルク検出装置３８とから概略構成されてい
る。
どの組み立てにおけるネジ締め機のトルク測定に用いた
例について説明する。自動車のエンジンなどの組み立て
において、ネジの締め付け力を管理することは、品質管
理・組立異常検出等の観点から重要である。図７は、一
実施例のトルク検出装置３８を備えるネジ締め機の構造
を示す側面図である。図７において、ネジ締め機３０
は、原動力を発生するモータ部３２と、このモータ部３
２の回転を検出するエンコーダ部３４と、実際にネジを
回転させる出力軸３６と、出力軸３６にかかるトルクを
検出するトルク検出装置３８とから概略構成されてい
る。
【００２０】トルク検出装置３８は、図８に示す様に、
モータ部３２の回転軸と出力軸３６との間に位置する回
転軸１２に形成された凹部１６と、この凹部１６の両端
に形成された磁気記録層１８ａ，１８ｂと凹部１６に進
入する検出ヘッド１４とを備えている。この構成は図１
と全く同様であり、また、検出ヘッド１４内の構成も図
１と全く同様である。
モータ部３２の回転軸と出力軸３６との間に位置する回
転軸１２に形成された凹部１６と、この凹部１６の両端
に形成された磁気記録層１８ａ，１８ｂと凹部１６に進
入する検出ヘッド１４とを備えている。この構成は図１
と全く同様であり、また、検出ヘッド１４内の構成も図
１と全く同様である。
【００２１】そして、このネジ締め機３０においては、
凹部１６が形成された回転軸１２の部分である捩れ部４
０は、直径５ｍｍ、長さ１０ｍｍに形成されている。例
えば、締め付けトルクが７０ｋｇ・ｃｍ〜８０ｋｇ・ｃ
ｍの場合、このような寸法の捩れ部４０における捩れ角
は０．７８°〜０．９０°である。従って、角度にして
１．６８°、周上の長さにして７２μｍの磁気ピッチ
を、磁気記録層１８ａ，１８ｂに形成しておけば、図６
（ｂ）に示したデユーティ比Ｅ／Ｄが、（０．７８°／
１．６８°＝０．４６）〜（０．９０°／１．６８°＝
０．５４）となる様に、締め付け力を制御することによ
り、この締め付け力は上記の適正値（７０ｋｇ・ｃｍ〜
８０ｋｇ・ｃｍ）に設定されることとなる。
凹部１６が形成された回転軸１２の部分である捩れ部４
０は、直径５ｍｍ、長さ１０ｍｍに形成されている。例
えば、締め付けトルクが７０ｋｇ・ｃｍ〜８０ｋｇ・ｃ
ｍの場合、このような寸法の捩れ部４０における捩れ角
は０．７８°〜０．９０°である。従って、角度にして
１．６８°、周上の長さにして７２μｍの磁気ピッチ
を、磁気記録層１８ａ，１８ｂに形成しておけば、図６
（ｂ）に示したデユーティ比Ｅ／Ｄが、（０．７８°／
１．６８°＝０．４６）〜（０．９０°／１．６８°＝
０．５４）となる様に、締め付け力を制御することによ
り、この締め付け力は上記の適正値（７０ｋｇ・ｃｍ〜
８０ｋｇ・ｃｍ）に設定されることとなる。
【００２２】以上説明した様に、一実施例のトルク検出
装置においては、レーザダイオード２４と、検光子２
６，２８と、磁気光学部材２０，２２と、フオトダイオ
ード２９とを１つの検出ヘッド１４の中に組み込んでい
るので、この検出ヘッド１４を、回転軸１２の凹部１６
に挿入するだけで、簡単に回転軸１２の負荷トルクを検
出することができ、面倒な組立作業を必要としない。
装置においては、レーザダイオード２４と、検光子２
６，２８と、磁気光学部材２０，２２と、フオトダイオ
ード２９とを１つの検出ヘッド１４の中に組み込んでい
るので、この検出ヘッド１４を、回転軸１２の凹部１６
に挿入するだけで、簡単に回転軸１２の負荷トルクを検
出することができ、面倒な組立作業を必要としない。
【００２３】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能
である。例えば、上記実施例においては、磁気記録層１
８ａ，１８ｂに対向して磁気光学部材２０，２２を配置
する様に説明したが、図９に示す様に、回転軸１２の円
錐面１６ａ，１６ｂに直接磁気光学膜を形成する様にし
ても良い。この場合には、磁気光学膜に直接磁気ピッチ
を記録し、この磁気光学膜に直接直線偏光光を照射する
わけであるが、このようにしても、一実施例と全く同様
の効果が得られる。
囲で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能
である。例えば、上記実施例においては、磁気記録層１
８ａ，１８ｂに対向して磁気光学部材２０，２２を配置
する様に説明したが、図９に示す様に、回転軸１２の円
錐面１６ａ，１６ｂに直接磁気光学膜を形成する様にし
ても良い。この場合には、磁気光学膜に直接磁気ピッチ
を記録し、この磁気光学膜に直接直線偏光光を照射する
わけであるが、このようにしても、一実施例と全く同様
の効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明のトルク検出
装置によれば、第１の磁気光学部材と第２の磁気光学部
材が互いに略９０°をなす様に配置されていることによ
り、第１の磁気光学部材の反射光を他の光学系を必要と
することなく第２の磁気光学部材に入射させることが可
能となり、トルク検出装置の組み立てを容易にすること
ができる。
装置によれば、第１の磁気光学部材と第２の磁気光学部
材が互いに略９０°をなす様に配置されていることによ
り、第１の磁気光学部材の反射光を他の光学系を必要と
することなく第２の磁気光学部材に入射させることが可
能となり、トルク検出装置の組み立てを容易にすること
ができる。
【図１】一実施例のトルク検出装置の構造を示した側面
図である。
図である。
【図２】磁気光学部材による偏光面の回転作用を示した
図である。
図である。
【図３】回転軸に負荷トルクが作用していないときの、
第２磁気光学部材から出射される光の偏光面の回転状態
を示したものである。
第２磁気光学部材から出射される光の偏光面の回転状態
を示したものである。
【図４】回転軸に負荷トルクが作用したときの、第２磁
気光学部材から出射される光の偏光面の回転状態を示し
たものである。
気光学部材から出射される光の偏光面の回転状態を示し
たものである。
【図５】直線偏光光と検光子の関係を示した図である。
【図６】偏光面の回転角と光強度の関係を示した図であ
る。
る。
【図７】一実施例のトルク検出装置を備えるネジ締め機
の構造を示す側面図である。
の構造を示す側面図である。
【図８】トルク検出装置の構造を示す図である。
【図９】一実施例の変形例を示した図である。
【図１０】従来のトルク検出装置の構造を示した図であ
る。
る。
１０ トルク検出装置 １２ 回転軸 １４ 検出ヘッド １６ 凹部 １８ａ，１８ｂ 磁気記録層 ２０，２２ 磁気光学部材 ２４ レーザーダイオード ２６，２８ 検光子 ３０ ネジ締め機 ３２ モータ部 ３４ エンコーダ部 ３６ 出力軸 ３８ トルク検出装置 ４０ 捩れ部 ５０，５２ 磁気光学素子 ５４，５６ ハーフミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 回転軸と、 該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置され、互
いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成された
第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気パター
ンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、 前記第１の磁気記録層に近接した状態で、該第１の磁気
記録層と略平行に配置されたところの磁気光学材料から
成る第１の磁気光学部材と、 前記第２の磁気記録層に近接した状態で、該第２の磁気
記録層と略平行に配置されたところの磁気光学材料から
成る第２の磁気光学部材と、 前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射するための
照射手段と、 前記第１の磁気光学部材に入射して反射された後、前記
第２の磁気光学部材に入射して反射された光の状態変化
を検出する検出手段とを具備することを特徴とするトル
ク検出装置。 - 【請求項２】 回転軸と、 該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置され、互
いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成され
た、第１及び第２の磁気光学層であって、所定の磁気パ
ターンを記録された第１及び第２の磁気光学層と、 前記第１の磁気光学層に直線偏光光を照射するための照
射手段と、 前記第１の磁気光学層に入射して反射された後、前記第
２の磁気光学層に入射して反射された光の状態変化を検
出する検出手段とを具備することを特徴とするトルク検
出装置。 - 【請求項３】 回転軸と、 該回転軸の延出方向に所定距離を離間して配置され、互
いに略９０°の角度をなす傾斜対向面として形成された
第１及び第２の磁気記録層であって、所定の磁気パター
ンを記録された第１及び第２の磁気記録層と、 該第１及び第２の磁気記録層に対向して配置され、該第
１及び第２の磁気記録層に記録された磁気パターンの位
相差から前記回転軸に加わるトルクを検出する第１の検
出手段とを具備するトルク検出装置であって、 前記検出手段は、前記第１の磁気記録層に近接した状態
で、該第１の磁気記録層と略平行に配置されたところの
磁気光学材料から成る第１の磁気光学部材と、 前記第２の磁気記録層に近接した状態で、該第２の磁気
記録層と略平行に配置されたところの磁気光学材料から
成る第２の磁気光学部材と、 前記第１の磁気光学部材に直線偏光光を照射するための
照射手段と、 前記第１の磁気光学部材に入射して反射された後、前記
第２の磁気光学部材に入射して反射された光の状態変化
を検出する第２の検出手段とを具備することを特徴とす
るトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120293A JPH06235667A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120293A JPH06235667A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235667A true JPH06235667A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12048398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2120293A Withdrawn JPH06235667A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06235667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19932965A1 (de) * | 1999-07-14 | 2001-01-25 | Siemens Ag | Optischer Drehmomentsensor mit MoirE-Musterdetektion und Nullpunktabgleich |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP2120293A patent/JPH06235667A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19932965A1 (de) * | 1999-07-14 | 2001-01-25 | Siemens Ag | Optischer Drehmomentsensor mit MoirE-Musterdetektion und Nullpunktabgleich |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |