JPH03103738A

JPH03103738A - トルク測定装置

Info

Publication number: JPH03103738A
Application number: JP24286889A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Hanazawa; 花澤　明由
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-04-30

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戒し、この軸にトルクが負荷され
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た一対の検出コイルで検出し、
両検出信号の差がら、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ものが、たとえば特願昭６
２−３３４８６２号によって提案されている．第３図は、この特願昭６２−３３４８６２号によって提
案されたトルク測定装置の概略構成を示す．ここで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
軸心の方向と士約４５度の角Ｊｉをなして互いに反対方
向に傾斜する磁気異方性部２，３が、多数の溝などによ
って形或されている．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。ｗＪＦｉｉコイル６は交流電源７
に接続され、この交流な源７と励磁コイル６との間には
オートゲインコントローラ８が設けられている。

各検出コイル４，５からの出力ライン９，１０は、整流
およびフィルタ装１ｆ１１．１２の入力端へそれぞれ接
続され、またこれら整流およびフィルタ装置１１．　１
２の出力側は差動増幅器１３の入力端に接続されている
。差増幅器１３は、両検出コイル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
電圧の出力を出力端子１４に出力する．整流およびフィ
ルタ装置１１．　１２の出力開はまた加算器１５の入力
端にも接続され、この加算器１５の出力側は、フィード
バックループ２５を介して、前述のオートゲインコント
ローラ８に接続されている．２６は差動増幅器、２７は
基準電圧源である．このような構戒によれば、軸１に作用するトルクにもと
づく各磁気異方性部２．３での透磁率の変化が、検出コ
イル４．５にて検出される。このとき、磁気異方性部は
互いに反対方向に傾斜しているため、一方の磁気異方性
部に引張力が酷くと、他方には圧縮力が働く。このため
、たとえば一方の検出コイル４の検出電圧ｖ１がトルク
の増加にしたがって増加すると、他方の検出コイル５の
検出電圧Ｖ２はそれにともなって減少する。そこで、゜
前述のように差動増幅器１３により両検出電圧の差Ｖｌ
−ｖ２を求めると、トルクの変化に対応する信号が出力
端子１４に現われる．いま、軸１まわりのセンザ部に温度変化があると、装置
の特性が変動して、正確な検出値が得られなくなるおそ
れがある．そこで、このような場合には、上述のように
逆方向の傾斜を有する両検出電圧ｖ１　，ｖ２の平均値
が一定になるように制御して、温度変化にともなう測定
誤差の発生を防止している．すなわち、加算器１５によ
って両検出電圧Ｖ１．Ｖ２　（１）和ｖ１　＋ｖ２　　
（平均値の２倍の値〉を求め、この値が一定値となるよ
うに、オートゲインコントローラ８をフィードバック制
御して励磁電流を増減させている。こうずることで、温
度変化により装置の特性が変動しても、軸１に作用する
トルクと検出電圧ｖ１　，ｖ２との関係に変化が生じる
ことがなく、正確な測定を期待できる。

発明が解決しようとする課題しかし、このような従来のものでは、両検出電圧の和Ｖ
ｌ　＋ｖ２が一定値になるように制御しているだけであ
るため、これら検出電圧Ｖｌ　，　ｖ２の大きさが異な
っていても、問題なく動作してしまう．すなわち、両セ
ンサ部のトルクに対する感度はトルクゼロのときの検出
電圧Ｖｌ　，ｖ２の値に比例するものであるが、これら
トルクゼロのときの検出電圧ｖ１　　，ｖ２の大きさが
異なっている場合には、両センサ部のトルクに対する感
度が異なってしまい、トルク値の検出の基礎となる差値
ｖ１−ｖ２に変動が生じたり、感度のアンバランスにも
とづく誤差が生じたりして、トルク測定精度が良好なも
のとならないという問題点がある．そこで本発明はこの
ような問題点を解決し、検出電圧などで代表される検出
信号の大きさが異なることによるトルク測定精度の悪化
を防止できるようにすることを目的とする．５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、両検出信号の和が一
定値になるように制御する手段と、電気回路の電源を投
入した直後の一定時間内において、両検出信号の値が互
いに等しい一定値になるように制御する手段とを有する
構成としたものである。

また本発明は、上記構成に加えてさらに、軸にトルクが
印加されているか否かを検出する手段と、トルクが印加
されていないときに、両検出信号の値が互いに等しい一
定値になるように制御する手段とを有するようにしたも
のである，作用このような構成において、電気回路の電源を投入した直
後の一定時間内は、一般にトルク測定装置が測定不能状
態から測定可能状態へ移行する期間であるので、軸にト
ルクが作用していることは殆んどない。したがって、こ
の時間内はトルクゼロの状態であるとすることができ、
この期間内に両検出信号の値を互いに等しい一定値にな
るように制御することで、両センサ部の検出特性のアン
バランスが解消される．すなわち、このようなものであ
ると、電気回路の電源を投入した直後の常温時の両検出
信号の値が互いに等しいため、温度変化にともなう両検
出信号の変動分も等しく、両検出信号の差値がトルク以
外の要囚で変動しないことから、零点ドリフトの少ない
トルク測定装置が得られる．また両検出信号の値が互い
に等しいため、両センサ部のトルクに対する感度も等し
く、両センサ部の感度にアンバランスが生じない．また
、軸にトルクが印加されているか否かを検出し、トルク
が印加されていないときに、両検出信号の値を互いに等
しい一定値になるように制御することで、軸の運転中に
おいても、トルクゼロとなる適時に両センサ部のバラン
スがとられる．実施例以下、本発明の第１の実施例を、第１図にもとづき、第
３図に示したもと同一の部材には同一の参照番号を付し
て、詳細に説明する．ここで励磁コイル２１．　２２は、各磁気異方性部２，
３ごとに対応して、それぞれ独立した回路を構成してい
る．また、交流電源７には第１および第２のオートゲイ
ンコントローラ２３．　２４が直列に接続され、第２の
オートゲインコントローラ２４にさらに励磁コイル２１
が直列に接続されている．励磁コイル２２は、第２のオ
ートゲインコントローラ２４および励磁コイル２１に並
列に接続されている。

加算器１５の出力側とオートゲインコントローラ２３と
の間には、第３図の場合と同様のフィードバックループ
２５が形成されている．フィードバックループ２５には
差動増幅器２６が設けられ、この差動増幅器２６には、
可変抵抗を利用した基準電圧源２７が接続されている．差動増幅器１３とオートゲインコントローラ２４トの間
にはフィードバヅクルー１２８が形成され、このフィー
ドバックループ２８には、無限サンプルホールド回路２
９と差動増幅器３０とが設けられている．無限サンプル
ホールド回８２９にはコンデンサを利用したパワーオン
タイマ３１が接続されている．また差動増幅器３０には
、可変抵抗を利用した基準電圧源３２が接続されている
。

差動増幅器１３の出力開は、Ｖ／Ｉ変換器３３へ接続さ
れている，Ｖ／Ｉ変換器３３の出力端子３４にはな流出
力が現われる．３５は抵抗である。

このような楕或において、差動増幅器１３の出力測に両
検出電圧の差ｖ１−ｖ２が現われる点は、第３図の場合
と同様である．軸１に作用するトルクの大きさを測定す
る際には、まず励磁、検出用の電気回路の電源を投入し
なければならない．この電源を投入した後の一定時間内
は、トルク測定のための準備期間であって、軸１にトル
クが作用することは、まず有り得ない。そこで、この一
定時間をパワーオンタイマ３１で検出し、この一定時問
内は無限サンプルホールド回路２９がサンプルホールド
しないようにする．軸１にトルクが作用していないときには、本来、検出電
圧の差値ｖ１−ｖ２はゼローになる筈である．いま、も
しこの値がゼロでないならば、両センサ部の感度特性は
アンバランスな状態にある．そこで差動増幅器３０で差
値Ｖｌ−ｖ２を基準電圧Ｖ　ｒａｆｔと比較し、Ｖ１−
Ｖ２　．＝Ｏｔなわｔ＞Ｖ１＝ｖ２　＝一定となるよう
に、オートゲインコントローラ２４の増幅度を調整する
．＠１にトルクが加わったときにフィードバックループ２
８がｎ能してしまうと、トルク検出出力が意味をなさな
くなる．そこで上記一定時間の経過後は無限サンプルホ
ールド回路２９が働き、差値Ｖ１−ｖ２をサンプルホー
ルドすることによって、オートゲインコントローラ２４
の増幅率を一定に維持する．このようにして両センサ部の感度のバランスがとられた
状態で軸１にトルクが加わると、差動増幅器１３の出力
側には差値ｖ１−ｖ２が電圧の形で現われる。これはＶ
／ｔ変換器３３によって電流に変換され、変換後の電流
出力が出力端子３４に現われる．加算器１５の出力測に現われる検出電圧の和■１＋ｖ２
は、軸１にトルクが印加されているか否かにかかわらず
、フィードバックルーブ２５における差動増幅器２６に
よって基？！電圧源２７の基準電圧■ｒａｆ２と比較さ
れる。そして、上記和Ｖｊ　＋ｖ２の値が常に一定値と
なるように、オートゲインコントローラ２３ヘフィード
バック信号が送られる．第２図は本発明の第２実施例を
示す。上記第１実施例では、電気回路への電源投入後の
一定時間内のみをトルクゼロであるとして感度バランス
をとっているが、この第２実施例のものでは、それ以外
のトルクゼロとなる任意の時刻においても感度バランス
をとれるようにしている。

すなわち、第２図において、４１はトルク印加状態の検
出回路で、差動増幅器を有している。この差動増幅器の
一方の入力端は一方の整流およびフィルタ装置１１の出
力側に接続され、また他方の入力端は、可変抵抗を利用
した基準電圧源４２に接続されている．差動増幅器の出
力端は無限サンプルホールド回路２９に接続されている
。

このような構成によれば、検出回路４１の差動増幅器で
整流およびフィルタ装置１１の出力が基′４．電圧源４
２の基準電圧と比較されることで、トルクゼロの状態で
あるか否かが検出される。そして、電源の投入以降にお
ける軸１の動作時であっても、この軸１にトルクが加わ
っていないときには、検出回路４１の出力により、無限
サンプルホールド回路２９にてサンプルホールドを行わ
せないようにして、オートゲインコントローラ２４をフ
ィードバック制御させる．発明の効果以上述べたように本発明によると、電気回路の電源を投
入した直後のトルクゼロの状態において一対のセンサ部
の感度バランスをとることができるため、両センサ部に
感度のアンバランスが生じることを防止できるのみなら
ず、温度変化にともなう検出信号の変動分が等しくなる
ことから、両検出信号の差値は変動せず、零点ドリフト
を少なく抑えることができる。

また軸にトルクが印加されているか否がを検出する手段
を設けて、トルクが印加されていないときに感度バラン
スをとるようにしたことで、電源投入時のみならず、軸
の作動中においてトルクが作用していない任意の時刻に
も感度バランスをとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１および第２実施例の
トルク測定装置の回路構戒を示す図、第３図は従来のト
ルク測定装置の回路構成を示す図である．１・・・軸、２．３・・・磁気異方性部、４，５・・・
検出コイル、２１．　２２・・・励磁コイル、２３．　
２４・・・オートケインコントローラ、２５．　２８・
・・フィードバックルーブ、２９・・・無１＠サンプル
ホールド回路、３１．・・パヮーオンタイマ、４１・・
・トルク印加状態の検出回路。

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
、この軸にトルクが負荷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た
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、両検出信号の和が一定値になるように制御する手段と、電気回路の電源を投入した直後の一定時間内において、
両検出信号の値が互いに等しい一定値になるように制御
する手段と、を有することを特徴とするトルク測定装置。２、軸にトルクが印加されているか否かを検出する手段
と、トルクが印加されていないときに、両検出信号の値が互
いに等しい一定値になるように制御する手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のトルク測定装
置。