JP2969309B2 - Torque detector - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の動力伝達軸
のような回転軸部材に作用するトルクを検出するための
トルク検出装置に関し、特に、回転軸部材の捩れ角から
トルクを算出するトルク検出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detecting device for detecting a torque acting on a rotating shaft member such as a power transmission shaft of an automobile or the like, and more particularly, to calculating a torque from a torsion angle of the rotating shaft member. The present invention relates to a torque detection device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、自動車等におけるトルク検出の必
要性は増大しつつある。特に、四輪駆動における前後輪
のトルク配分においては、走行状態に対する特性曲線を
設定し、推定による間接的な制御を行う制御手段を用い
ており、車両による特性のばらつき等に伴いその精度は
必ずしも十分なものとはいえない。同様な問題は、自動
変速機をはじめとする出力軸を有する車両の各機構部に
おいても生じている。2. Description of the Related Art In recent years, the need for torque detection in automobiles and the like has been increasing. In particular, in the torque distribution of the front and rear wheels in four-wheel drive, a characteristic curve with respect to the traveling state is set, and control means for performing indirect control by estimation is used, and the accuracy is not necessarily accurate due to variations in characteristics due to vehicles. Not enough. A similar problem occurs in each mechanism of a vehicle having an output shaft such as an automatic transmission.
【０００３】これに対し、回転軸部材に作用するトルク
を直接検出するようにしたトルク検出装置として、トル
ク負荷による回転軸部材の捩れ角を測定し、その捩れ角
からトルクを求めるトルク検出装置が、従来より広く知
られている。より具体的には、測定対象である回転軸部
材に少なくとも２つのロータリーエンコーダを配設した
ものが知られている。すなわち、個々のエンコーダから
の検出信号の位相差Δｔから捩れ角を求め、トルクに換
算するというものである。On the other hand, as a torque detecting device for directly detecting a torque acting on a rotating shaft member, a torque detecting device for measuring a torsion angle of the rotating shaft member due to a torque load and obtaining a torque from the torsion angle is known. Is widely known. More specifically, a rotary shaft member to be measured is provided with at least two rotary encoders. That is, the torsion angle is determined from the phase difference Δt between the detection signals from the individual encoders, and is converted into torque.
【０００４】上記エンコーダの種類としては、光学的手
段を用いたもの、磁気的手段を用いたものがある（例え
ば特開昭６２−２３９０３１号公報には磁気式エンコー
ダを配設したものが開示されている）が、これらを自動
車用等のトルク検出装置に適用するには、いずれの手段
も、捩れ角を検出するために回転軸部材にスリット、歯
車等を設ける必要があり、装置が大きく重くなるととも
にロータリーエンコーダを取り付ける作業を行う際に不
可避の取付誤差を生じるという問題、さらには回転軸部
材に捩れ歪が残留して蓄積されると、２つのエンコーダ
の相対位置が徐々にずれて、トルク検出精度が経時劣化
するという問題があった。The types of the above-mentioned encoders include those using optical means and those using magnetic means (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-239031 discloses a type provided with a magnetic encoder. However, in order to apply these to a torque detecting device for an automobile or the like, any means requires a slit, a gear, or the like to be provided on a rotating shaft member to detect a twist angle, and the device is large and heavy. In addition, there is a problem that an unavoidable mounting error occurs when the work of mounting the rotary encoder is performed, and further, when the torsional strain is accumulated and remains on the rotating shaft member, the relative position of the two encoders is gradually shifted and the torque is reduced. There was a problem that the detection accuracy deteriorated with time.
【０００５】上記以外にも、回転軸部材の捩れ角に基づ
いてトルクを検出する方法としては、歪みにより電気抵
抗が変化する歪みゲージ式、応力の作用により磁化が変
化する磁歪効果を用いる磁歪式などがあるが、歪みゲー
ジ式においては歪みゲージの接着方法や信号の取出方法
に問題があり、磁歪式においては回転軸部材に磁歪材料
を接着したり、軸部材そのものに溝を設ける等の機械加
工を施さねばならないという問題があった。[0005] In addition to the above, as a method of detecting torque based on the torsion angle of the rotating shaft member, there are a strain gauge type in which electric resistance changes due to strain, and a magnetostrictive type using magnetostriction effect in which magnetization changes by the action of stress. However, in the strain gauge type, there is a problem in the method of bonding the strain gauge and the method of extracting signals.In the magnetostriction type, a machine such as bonding a magnetostrictive material to the rotating shaft member or providing a groove in the shaft member itself. There was a problem that processing had to be performed.
【０００６】このような問題を解決するために、特開平
３−１１５９４０号公報に開示されているようなトルク
検出装置が提案されている。In order to solve such a problem, there has been proposed a torque detecting device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-115940.
【０００７】上記公報に記載されたトルク検出装置は、
回転軸部材に、その軸線方向に所定の間隔Ｌをおいて第
１および第２の磁気記録媒体（例えば磁気ディスク）を
取付け、各磁気記録媒体に対向する位置にそれぞれ磁気
ヘッドを配置し、回転軸部材が無負荷状態にあるときに
両磁気記録媒体に同一位相の周期信号を記録するととも
に、回転軸部材に負荷が作用しているとき上記周期信号
を再生し、各磁気ヘッドからの再生信号相互間の位相差
Δｔを検出し、この位相差Δｔに基づいて式（１）によ
り回転軸部材に作用するトルクＴを算出しようとするも
のである。The torque detecting device described in the above publication is
First and second magnetic recording media (for example, magnetic disks) are attached to the rotating shaft member at a predetermined interval L in the axial direction thereof, and a magnetic head is arranged at a position facing each magnetic recording medium, and the rotation is performed. When the shaft member is in a no-load state, a periodic signal having the same phase is recorded on both magnetic recording media, and when the load is acting on the rotating shaft member, the periodic signal is reproduced. The phase difference Δt is detected, and the torque T acting on the rotating shaft member is calculated based on the phase difference Δt by using the equation (1).
【０００８】 Ｔ＝π2 Ｇｄ4 ・Δｔ・（ｆ／ｆ0 ）・Ｎ0 ／１６Ｌ （１） ここで、Ｇは回転軸部材の横弾性係数、ｄは回転軸部材
の直径である。ｆは再生信号の周波数、ｆ0 は記録信号
の周波数、Ｎ0 は信号記録時の回転軸部材の回転数であ
る。T = π 2 Gd 4 · Δt · (f / f 0 ) · N 0 / 16L (1) Here, G is the transverse elastic coefficient of the rotating shaft member, and d is the diameter of the rotating shaft member. f is the frequency of the reproduction signal, f 0 is the frequency of the recording signal, and N 0 is the number of rotations of the rotating shaft member during signal recording.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記構成のトルク検出
装置においては、周期信号を随時書き換えることが可能
であり、取付け時の誤差や経時変化に基づく誤差の無い
正確なトルク検出が可能となるが、別の問題を有してい
る。すなわち、磁気記録媒体に周期信号を記録する際
に、回転軸部材の回転速度が変動していると、正確な周
期信号を記録することができなくなり、演算の結果得ら
れたトルク値には誤差を含んでしまうという問題があ
る。一般に、車両等の駆動系の回転軸部材は、回転速度
が頻繁に変動しており、その変動を抑えて回転速度を正
確に制御することは困難である。In the torque detecting device having the above-mentioned structure, the periodic signal can be rewritten at any time, and accurate torque detection can be performed without an error at the time of mounting or an error due to aging. , Have another problem. In other words, when the periodic signal is recorded on the magnetic recording medium, if the rotation speed of the rotating shaft member fluctuates, it becomes impossible to record an accurate periodic signal, and the torque value obtained as a result of the calculation has an error. There is a problem that includes. In general, the rotation speed of a rotating shaft member of a drive system such as a vehicle frequently fluctuates, and it is difficult to control the fluctuation to accurately control the rotation speed.
【００１０】本発明は上述のような事情に鑑みてなされ
たもので、その第１の目的とするところは、小型で簡単
な構成を有し、かつ位置信号を随時書き替えることが可
能であり、しかも取付け時の誤差や経年変化に基づく誤
差のない正確なトルク検出を可能にしたトルク検出装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to have a small and simple configuration and to rewrite a position signal at any time. It is another object of the present invention to provide a torque detecting device which enables accurate torque detection without errors at the time of mounting and errors due to aging.
【００１１】本発明の第２の目的は、上記第１の目的に
加えて、回転軸部材の回転速度が変動する場合であって
も高いトルク検出精度を得ることが可能なトルク検出装
置を提供することにある。A second object of the present invention, in addition to the first object, is to provide a torque detecting device capable of obtaining high torque detecting accuracy even when the rotation speed of the rotary shaft member fluctuates. Is to do.
【００１２】本発明の第３の目的は、上記目的に加え
て、回転軸部材に作用するトルクを、回転軸部材に作用
する負荷の方向にかかわりなく、精度良く検出できるト
ルク検出装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide, in addition to the above objects, a torque detecting device capable of accurately detecting a torque acting on a rotating shaft member regardless of the direction of a load acting on the rotating shaft member. It is in.
【００１３】本発明の第４の目的は、上記目的に加え
て、回転軸部材に作用する負荷の方向を容易に判別する
ことが可能なトルク検出装置を提供することにある。A fourth object of the present invention is to provide a torque detecting device which can easily determine the direction of a load acting on a rotating shaft member, in addition to the above objects.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明に係るトルク検出
装置は、回転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて第１
および第２磁気ヘッドを配置し、これら第１および第２
磁気ヘッドを介して記録再生された位置信号相互間の位
相差Δｔを検出するのみならず、第１磁気ヘッドに対し
て回転軸部材の周方向に所定角度θ0 をおいて第３の磁
気ヘッドを配置し、これら第１および第３磁気ヘッドか
らの再生位置信号相互間の時間差ｔを検出し、この時間
差ｔと上記位相差Δｔとを用いて、回転軸部材の捩れ角
θさらにはこれに作用するトルクＴを算出するように構
成することにより、上記目的達成を図るようにしたもの
である。According to the present invention, there is provided a torque detecting device, comprising:
And a second magnetic head, and the first and second magnetic heads are arranged.
In addition to detecting the phase difference Δt between the position signals recorded and reproduced via the magnetic head, the third magnetic head is disposed at a predetermined angle θ 0 in the circumferential direction of the rotary shaft member with respect to the first magnetic head. And a time difference t between the reproduction position signals from the first and third magnetic heads is detected. Using the time difference t and the phase difference Δt, the torsion angle θ of the rotary shaft member and the The above object is achieved by calculating the acting torque T.
【００１５】すなわち、請求項１に記載したように、回
転軸部材に作用するトルクを検出するトルク検出装置で
あって、前記回転軸部材の周面部に形成された磁気記録
層と、この磁気記録層と対向するように前記回転軸部材
の周面に近接して該回転軸部材の軸線方向に所定間隔を
おいて配置された第１および第２磁気ヘッドと、前記磁
気記録層と対向するように前記回転軸部材の周面に近接
して前記第１磁気ヘッドに対して前記回転軸部材の周方
向に所定角度θ0 をおいて配置された第３磁気ヘッド
と、前記第１および第２磁気ヘッドを介して前記磁気記
録層に位置信号を記録する記録手段と、前記各磁気ヘッ
ドを介して位置信号を再生する再生手段と、この再生手
段により再生された前記第１および第２磁気ヘッドから
の位置信号相互間の位相差Δｔを検出する位相差検出手
段と、前記再生手段により再生された前記第１および第
３磁気ヘッドからの位置信号相互間の時間差ｔを検出す
る時間差検出手段と、前記所定角度θ0 、位相差Δｔお
よび時間差ｔに基づいて、前記回転軸部材の捩れ角θを
算出する捩れ角算出手段と、この捩れ角θに基づいて、
前記回転軸部材に作用するトルクＴを算出するトルク算
出手段と、を備えてなることを特徴とするものである。That is, according to the present invention, there is provided a torque detecting device for detecting a torque acting on a rotating shaft member, comprising: a magnetic recording layer formed on a peripheral surface of the rotating shaft member; First and second magnetic heads arranged at predetermined intervals in the axial direction of the rotary shaft member in close proximity to the peripheral surface of the rotary shaft member so as to face the layer, and to face the magnetic recording layer. A third magnetic head disposed close to a peripheral surface of the rotary shaft member at a predetermined angle θ 0 in a circumferential direction of the rotary shaft member with respect to the first magnetic head; Recording means for recording a position signal on the magnetic recording layer via a magnetic head; reproducing means for reproducing a position signal via the magnetic heads; and the first and second magnetic heads reproduced by the reproducing means Position signal from each other Phase difference detection means for detecting a phase difference Delta] t, and time difference detection means for detecting a time difference t between the position signals cross from the reproduced first and third magnetic head by the reproducing means, wherein the predetermined angle theta 0, position A torsion angle calculating means for calculating a torsion angle θ of the rotary shaft member based on the phase difference Δt and the time difference t;
And a torque calculating means for calculating a torque T acting on the rotating shaft member.
【００１６】上記「回転軸部材の周面部に形成された磁
気記録層」は、請求項２に記載したように、回転軸部材
の周面上に塗布あるいはプラズマ溶射等により磁性材料
を付着させることにより形成した磁気記録層であっても
よいことはもちろんであるが、請求項３に記載したよう
に、回転軸部材自体を磁性材料で構成することにより形
成した磁気記録層であってもよい。The "magnetic recording layer formed on the peripheral surface of the rotary shaft member" is formed by applying a magnetic material on the peripheral surface of the rotary shaft member by coating or plasma spraying. Needless to say, the magnetic recording layer may be formed by forming the rotation shaft member itself from a magnetic material.
【００１７】上記第１および第３磁気ヘッドは、請求項
４に記載したように、２つのギャップを有するマルチギ
ャップ磁気ヘッドによって一体的に構成されたものであ
ってもよい。The first and third magnetic heads may be integrally formed by a multi-gap magnetic head having two gaps.
【００１８】また、本発明によるトルク検出装置は、請
求項５に記載したように、請求項１の構成に加えて、回
転軸部材の回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段と、
この回転速度Ｖに応じて、磁気記録層に記録される位置
信号の特性を変える特性変更手段とを備えてなることを
特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a torque detecting device according to the fifth aspect, further comprising: a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed V of the rotary shaft member;
A characteristic changing means for changing the characteristics of the position signal recorded on the magnetic recording layer according to the rotation speed V is provided.
【００１９】上記特性変更手段によって変えられる記録
位置信号特性としては、請求項６、７、８に記載したよ
うに、位置信号の出力間隔、位置信号のパルス幅あるい
は信号強度を採用することができる。As the recording position signal characteristic changed by the characteristic changing means, the output interval of the position signal, the pulse width of the position signal or the signal intensity can be adopted as described in the sixth, seventh and eighth aspects. .
【００２０】上記回転速度検出手段としては、ロータリ
エンコーダ等を用いてもよいことはもちろんであるが、
請求項９に記載したように、上記回転軸部材の周面部に
形成された磁気記録層に磁気ヘッドを介して位置信号を
記録するとともに磁気ヘッドを介してこの位置信号を再
生し、この再生された位置信号に基づいて回転速度検出
を行うように構成されたものを用いることが好ましい。As the rotation speed detecting means, a rotary encoder or the like may be used.
As described in claim 9, a position signal is recorded via a magnetic head on a magnetic recording layer formed on the peripheral surface of the rotating shaft member, and the position signal is reproduced via the magnetic head. It is preferable to use one configured to detect the rotation speed based on the position signal.
【００２１】その場合、請求項１０に記載したように、
回転速度検出手段は、回転軸部材の周方向に所定角度を
おいて配置された一対の磁気ヘッドを介してそれぞれ再
生される位置信号の時間差と、上記一対の磁気ヘッドの
なす所定角度とに基づいて上記回転軸部材の回転速度を
演算する速度演算手段を設ければよい。In that case, as described in claim 10,
The rotation speed detecting means is based on a time difference between position signals reproduced through a pair of magnetic heads arranged at a predetermined angle in a circumferential direction of the rotating shaft member, and a predetermined angle formed by the pair of magnetic heads. Speed calculating means for calculating the rotation speed of the rotary shaft member may be provided.
【００２２】上記一対の磁気ヘッドとしては、請求項１
１に記載したように、上記第１および第３磁気ヘッドを
兼用してもよいが、請求項１２に記載したように、トル
ク検出装置本体とは別に、回転軸部材の周面部に新たな
磁気記録層を設けるとともに、この新たな磁気記録層に
対向させて、回転軸部材の周方向に所定角度をおいて記
録用の第４磁気ヘッドと再生用の第５磁気ヘッドを配置
してもよい。また、上記第４および第５の磁気ヘッドを
記録再生用の１個の磁気ヘッドに代えてもよい。The pair of magnetic heads may include:
As described in the first aspect, the first and third magnetic heads may be combined, but as described in the twelfth aspect, a new magnetic head is provided on the peripheral surface of the rotary shaft member separately from the torque detecting device main body. A recording layer may be provided, and a fourth magnetic head for recording and a fifth magnetic head for reproduction may be arranged facing the new magnetic recording layer at a predetermined angle in the circumferential direction of the rotating shaft member. . Further, the fourth and fifth magnetic heads may be replaced with one magnetic head for recording and reproduction.
【００２３】さらに本発明によるトルク検出装置は、請
求項１３に記載したように、請求項５の構成に加えて、
上記第２磁気ヘッドを介して磁気記録層に記録される位
置信号を所定時間遅延させて、上記第１および第２磁気
ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信号間にあらか
じめ所定の初期位相差をもたせる記録信号遅延手段を備
えていることを特徴とするものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, the torque detector according to the present invention further comprises:
The position signal recorded on the magnetic recording layer via the second magnetic head is delayed for a predetermined time, and a predetermined initial phase difference is previously set between the position signals reproduced via the first and second magnetic heads. A recording signal delay means is provided.
【００２４】またさらに、本発明によるトルク検出装置
は、請求項１４に記載したように、請求項１３の構成に
加えて、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別する負
荷方向判別手段を備えてなることを特徴とするものであ
る。Further, the torque detecting device according to the present invention, as described in claim 14, further comprises a load direction determining means for determining the direction of the load acting on the rotary shaft member, in addition to the configuration of claim 13. It is characterized by becoming.
【００２５】この負荷方向判別手段としては、請求項１
５に記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを
介してそれぞれ再生される２つの位置信号間の位相差と
上記初期位相差との比較に基づいて、上記負荷の方向を
判別するように構成されたものでもよいし、あるいは請
求項１６に記載したように、上記第１および第２磁気ヘ
ッドを介してそれぞれ再生される２つの位置信号の検出
時間差と、上記第２および第３磁気ヘッドを介してそれ
ぞれ再生される２つの位置信号の検出時間差との比較に
基づいて、上記負荷の方向を判別するように構成された
ものでもよい。The load direction discriminating means is provided in claim 1.
As described in 5, the direction of the load is determined based on a comparison between a phase difference between two position signals reproduced via the first and second magnetic heads and the initial phase difference. Or the detection time difference between two position signals reproduced via the first and second magnetic heads and the second and third magnetic signals, respectively, as described in claim 16. The configuration may be such that the direction of the load is determined based on a comparison between two position signals reproduced via the head and a detection time difference.
【００２６】さらに、本発明によるトルク検出装置は、
請求項１７に記載したように、請求項１の構成に加え
て、第１、第２および第３磁気ヘッドを介してそれぞれ
再生される位置信号のうち、最初に検出される位置信号
と最後に検出される位置信号とに同期して、上記位相差
検出手段および上記時間差検出手段に対する検出タイミ
ング制御を行なう検出タイミング制御手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。Further, the torque detecting device according to the present invention
According to a seventeenth aspect, in addition to the configuration of the first aspect, of the position signals reproduced via the first, second, and third magnetic heads, a position signal detected first and a position signal detected last. The apparatus further comprises detection timing control means for performing detection timing control on the phase difference detection means and the time difference detection means in synchronization with the detected position signal.
【００２７】この検出タイミング制御手段としては、請
求項１８に記載したように、上記位相差検出手段および
上記時間差検出手段がそれぞれ備えているカウンタを制
御するカウンタ制御手段とすることができる。The detection timing control means may be a counter control means for controlling a counter provided in each of the phase difference detection means and the time difference detection means.
【００２８】さらに本発明によるトルク検出装置は、請
求項１９に記載したように、請求項１７の構成に加え
て、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別する負荷方
向判別手段を備えてなることを特徴とするものである。Further, the torque detecting device according to the present invention, as described in claim 19, further comprises a load direction determining means for determining the direction of the load acting on the rotary shaft member, in addition to the structure of claim 17. It is characterized by the following.
【００２９】この負荷方向判別手段としては、請求項２
０に記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを
介してそれぞれ再生される位置信号の検出タイミングに
応じて、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するフ
ラグを出力する手段とすることができる。The load direction discriminating means is defined in claim 2
0, a means for outputting a flag for judging the direction of the load acting on the rotary shaft member in accordance with the detection timing of the position signal reproduced via the first and second magnetic heads, respectively. be able to.
【００３０】[0030]
【発明の作用および効果】本発明によるトルク検出装置
は、回転軸部材の周面部に形成された磁気記録層に、該
回転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて配置された第
１および第２磁気ヘッドを介して位置信号を記録し、そ
して、各磁気ヘッドにより再生された位置信号相互間の
位相差Δｔを検出し、この検出された位相差Δｔに基づ
いて、回転軸部材の捩れ角θさらにはこれに作用するト
ルクＴを算出するようになっているので、つまり、回転
軸部材の周面を利用して位置信号を記録再生することに
よりトルク検出を行うようになっているので、従来のよ
うに、トルク検出のために回転軸部材に機械加工や表面
処理を施したりスリップリング等の余分な機構部品を付
加する必要がない。According to the present invention, the first and second torque detecting devices are arranged on the magnetic recording layer formed on the peripheral surface of the rotating shaft member at predetermined intervals in the axial direction of the rotating shaft member. (2) A position signal is recorded via a magnetic head, and a phase difference Δt between the position signals reproduced by the respective magnetic heads is detected. Based on the detected phase difference Δt, the torsion angle of the rotary shaft member is determined. Further, since the torque T acting on this is calculated, that is, the torque detection is performed by recording and reproducing the position signal using the peripheral surface of the rotating shaft member. Unlike the conventional case, it is not necessary to perform machining or surface treatment on the rotating shaft member for torque detection or to add an extra mechanical component such as a slip ring.
【００３１】したがって、本発明によれば、小型で簡単
な構成のトルク検出装置を実現することができるととも
に取付作業や経年変化によるトルク検出誤差をなくすこ
とができる。また、回転軸部材に生じる捩れ残留歪によ
り両磁気ヘッド間で初期位相にずれが生じても、記録の
更新が可能であるため、このずれを容易に修正すること
ができる。Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a torque detecting device having a small size and a simple configuration, and to eliminate a torque detecting error due to an attaching operation and aging. Further, even if the initial phase shifts between the two magnetic heads due to the residual torsional distortion generated in the rotary shaft member, the recording can be updated, so that the shift can be easily corrected.
【００３２】しかも、上記構成に示すように、第１磁気
ヘッドに対して回転軸部材の周方向に所定角度θ0 をお
いて第３の磁気ヘッドが配置され、これら第１および第
３磁気ヘッドからの再生位置信号相互間の時間差ｔが検
出され、そして、従来用いていた回転速度に代えてこの
時間差ｔを用いて回転軸部材のトルクＴが算出されるよ
うになっているので、回転軸部材の回転速度が変動して
もその影響を受けずにトルク検出を行うことができる。Further, as shown in the above configuration, the third magnetic head is arranged at a predetermined angle θ 0 in the circumferential direction of the rotary shaft member with respect to the first magnetic head, and the first and third magnetic heads are arranged. Is detected, and the torque T of the rotating shaft member is calculated using the time difference t instead of the conventionally used rotating speed. Even if the rotation speed of the member fluctuates, the torque can be detected without being affected by the fluctuation.
【００３３】これについて詳述すると、回転軸部材の捩
れ角θは、式（２）により算出することができ、 θ＝（Δｔ／ｔ）・θ0 （２） 回転軸部材のトルクＴは、式（３）により算出すること
ができるが、 Ｔ＝２πＧｄ4 ・θ／６４Ｌ （３） 上記式（２）において、（Δｔ／ｔ）により時間因子は
相殺されるので、たとえ位置信号が正確な周期信号とし
て記録されていなくても誤差なくトルク検出を行うこと
ができる。つまり、信号記録時の回転軸部材の回転速度
やその変動による影響を受けずに、第１および第３磁気
ヘッドのなす角度θ0 を基準として直接トルク検出を行
うことができる。More specifically, the torsion angle θ of the rotary shaft member can be calculated by equation (2). Θ = (Δt / t) · θ 0 (2) The torque T of the rotary shaft member is T = 2πGd 4 · θ / 64L (3) In the above equation (2), since the time factor is canceled by (Δt / t), even if the position signal is accurate, Even if it is not recorded as a periodic signal, torque detection can be performed without error. That is, the torque can be directly detected based on the angle θ 0 formed by the first and third magnetic heads without being affected by the rotation speed of the rotary shaft member or its fluctuation during signal recording.
【００３４】上記第１および第２磁気ヘッドを介して磁
気記録層に記録する位置信号は、同一位相の位置信号で
あってもよいことはもちろんであるが、異なる位相の位
置信号であってもよく、このようにした場合にも同様の
作用効果を得ることができる。The position signals recorded on the magnetic recording layer via the first and second magnetic heads may be of the same phase, but may be of different phases. In this case, the same operation and effect can be obtained.
【００３５】上記構成に加え、請求項４に記載したよう
に、上記第１および第３磁気ヘッドを、２つのギャップ
を有するマルチギャップ磁気ヘッドで一体的に構成すれ
ば、次のような効果がある。すなわち、より小型で簡単
な構成のトルク検出装置を実現できるとともに、基準角
度に対する時間差を検出するための機構部品として複雑
な磁気ヘッドを設ける必要がない。また、マルチギャッ
プ磁気ヘッドにおいては、ギャップ間隔を回転軸部材の
直径に比べ十分小さく設定することができ、かつこのギ
ャップ間隔をμｍ単位の高精度で管理することが可能で
あるため、取付作業による構造上の誤差をなくし、精度
良く回転軸部材に作用するトルクを検出することができ
る。In addition to the above configuration, if the first and third magnetic heads are integrally formed by a multi-gap magnetic head having two gaps, the following effects can be obtained. is there. That is, it is possible to realize a torque detection device having a smaller size and a simple configuration, and it is not necessary to provide a complicated magnetic head as a mechanical component for detecting a time difference from a reference angle. Further, in the multi-gap magnetic head, the gap interval can be set sufficiently smaller than the diameter of the rotating shaft member, and the gap interval can be managed with high accuracy in μm unit. It is possible to eliminate a structural error and accurately detect the torque acting on the rotating shaft member.
【００３６】上記回転軸部材の周面部の磁気記録層に記
録する位置信号は、原理的には単一の位置信号であって
もよいが、再生位置信号に基づくトルク演算を行う際の
サンプリングタイム、検出精度、回転軸部材の回転速度
等を考慮すると、実用上はできるだけ多くの位置信号を
記録することが好ましい。この場合、各位置信号の角度
間隔が上記第１および第３磁気ヘッドの角度間隔θ0 よ
りも大きくなるように位置信号記録を行わないと、時間
差ｔを正しく検出することができなくなる。The position signal to be recorded on the magnetic recording layer on the peripheral surface of the rotary shaft member may be a single position signal in principle. However, the sampling time for performing the torque calculation based on the reproduction position signal is sufficient. Considering the detection accuracy, the rotation speed of the rotating shaft member, and the like, it is practically preferable to record as many position signals as possible. In this case, unless the position signals are recorded so that the angle interval between the position signals is larger than the angle interval θ 0 between the first and third magnetic heads, the time difference t cannot be correctly detected.
【００３７】このような点に鑑み、上記構成に加え、請
求項５に記載したように、上記回転軸部材の回転速度Ｖ
を検出する回転速度検出手段と、この回転速度Ｖに応じ
て上記磁気記録層に記録される位置信号の特性を変える
特性変更手段と、を備えてなる構成とすれば、記録位置
信号特性を適当に変えることにより、回転軸部材の回転
速度が変動した場合であっても、誤差なくトルク検出を
行うことができる。具体的には、上記特性変更手段によ
って変えられる記録位置信号特性として、請求項６に記
載したように、位置信号の出力間隔を採用すれば、この
出力間隔が上記第１および第３磁気ヘッドの間隔よりも
狭くならないようして回転変動に対する補正を行うこと
ができる。In view of such a point, in addition to the above configuration, as described in claim 5, the rotational speed V of the rotary shaft member
And a characteristic changing means for changing the characteristics of the position signal recorded on the magnetic recording layer in accordance with the rotational speed V. Therefore, even if the rotation speed of the rotating shaft member fluctuates, the torque can be detected without error. More specifically, if the output interval of the position signal is adopted as the recording position signal characteristic changed by the characteristic changing means, the output interval of the first and third magnetic heads can be adjusted. The correction for the rotation fluctuation can be performed so as not to be smaller than the interval.
【００３８】また、この回転変動に対する補正を別の観
点からとらえ、上記特性変更手段によって変えられる記
録位置信号特性として、請求項７、８に記載したよう
に、位置信号のパルス幅あるいは信号強度を採用すれ
ば、再生位置信号の波形がいびつにならないようにする
ことができる。Further, the correction for the rotation fluctuation is taken from another point of view, and the pulse width or signal intensity of the position signal is used as the recording position signal characteristic changed by the characteristic changing means. If adopted, the waveform of the reproduction position signal can be prevented from becoming irregular.
【００３９】上記回転速度検出手段として、請求項９に
記載したように、上記回転軸部材の周面部に形成された
磁気記録層に磁気ヘッドを介して位置信号を記録すると
ともに磁気ヘッドを介してこの位置信号を再生し、この
再生された位置信号に基づいて回転速度検出を行うよう
に構成されたものを採用することにより、小型で簡単な
構成でかつ精度の良い回転速度検出を行うことができ
る。As the rotational speed detecting means, a position signal is recorded on a magnetic recording layer formed on the peripheral surface of the rotating shaft member via a magnetic head, and the rotational speed is detected via the magnetic head. By adopting a configuration that reproduces this position signal and detects the rotational speed based on the reproduced position signal, it is possible to perform the rotational speed detection with a small size, a simple configuration, and high accuracy. it can.
【００４０】その場合、請求項１０に示すように、上記
回転速度検出手段として、回転軸部材の周方向に所定角
度をおいて配置された一対の磁気ヘッドを介してそれぞ
れ再生される２つの位置信号間の時間差と、上記一対の
磁気ヘッドのなす上記所定角度とに基づいて回転軸部材
の回転速度を演算する演算手段を備えたものとすること
により、回転速度Ｖを下記の式（４）から求めることが
できる。In this case, as the rotational speed detecting means, two positions reproduced by a pair of magnetic heads arranged at a predetermined angle in the circumferential direction of the rotary shaft member as the rotational speed detecting means. By providing a calculation means for calculating the rotation speed of the rotary shaft member based on the time difference between the signals and the predetermined angle formed by the pair of magnetic heads, the rotation speed V is calculated by the following equation (4). Can be obtained from
【００４１】 Ｖ＝θ1 ・ｄ／２ｔ0 （４） ここでθ1 は一対の磁気ヘッドをなす所定角度（但し単
位はradian）、ｔ0 は上記一対の磁気ヘッドからそれぞ
れ再生される位置信号間の時間差である。V = θ 1 · d / 2t 0 (4) where θ 1 is a predetermined angle (radian) forming a pair of magnetic heads, and t 0 is a position signal reproduced from the pair of magnetic heads, respectively. The time difference between
【００４２】そして、上記一対の磁気ヘッドとして、請
求項１１に示すように、上記トルク検出用の第１、第３
磁気ヘッドを兼用する場合は、上記（４）式のθ1 をθ
0 とすればよい。また、請求項１２に示すように、トル
ク検出装置本体とは別に、回転軸部材の周面部に新たな
磁気記録層を設けるとともに、この新たな磁気記録層に
対向させて、回転軸部材の周方向に所定角度θ1 をおい
て記録用の第４磁気ヘッドと再生用の第５磁気ヘッドを
配置した場合は、これら磁気ヘッドとしてトルク検出装
置本体の第１および第３磁気ヘッドを兼用する場合に比
較して、速度検出用に記録した位置信号をトルク検出に
先立って消去する手間が不要になる。As the pair of magnetic heads, the first and third magnetic heads for detecting the torque may be used.
When the magnetic head is also used, θ 1 in the above equation (4) is set to θ
It may be set to 0 . In addition, a new magnetic recording layer is provided on the peripheral surface of the rotary shaft member separately from the torque detecting device main body, and the circumferential surface of the rotary shaft member is opposed to the new magnetic recording layer. When the fourth magnetic head for recording and the fifth magnetic head for reproduction are arranged at a predetermined angle θ 1 in the direction, when the first and third magnetic heads of the torque detecting device main body are used as these magnetic heads This eliminates the need for erasing the position signal recorded for speed detection prior to torque detection.
【００４３】さらに、請求項１３に記載したように、請
求項５の構成に加えて、上記第２磁気ヘッドを介して磁
気記録層に記録される位置信号を所定時間遅延させて、
上記第１および第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号にあらかじめ初期位相差をもたせる信号遅
延手段を設けることにより、回転軸部材に作用するトル
クの正負にかかわらず、すなわち負荷の方向の如何にか
かわらず、第２磁気ヘッドを介して再生される位置信号
の検出時点を、常に第１および第３磁気ヘッドを介して
それぞれ再生される２つの位置信号の検出時点の間に介
在させることが可能になり、信号処理すべき３つの再生
位置信号の組合せを常に正しく選択することができる利
点がある。According to a thirteenth aspect, in addition to the configuration of the fifth aspect, the position signal recorded on the magnetic recording layer via the second magnetic head is delayed by a predetermined time,
By providing a signal delay means for giving an initial phase difference to the position signal reproduced via the first and second magnetic heads in advance, regardless of whether the torque acting on the rotary shaft member is positive or negative, that is, in the direction of the load, Regardless of the case, the detection time point of the position signal reproduced via the second magnetic head is always interposed between the detection time points of the two position signals reproduced respectively via the first and third magnetic heads. This is advantageous in that a combination of three reproduction position signals to be signal-processed can always be correctly selected.
【００４４】さらに請求項１４に記載したように、請求
項13の構成に加えて、回転軸部材に作用する負荷の方向
を判別する負荷方向判別手段を設けたことにより、負荷
の方向の判別をも含めた正確なトルクの検出が可能にな
る。According to a fourteenth aspect, in addition to the configuration of the thirteenth aspect, a load direction determining means for determining the direction of the load acting on the rotary shaft member is provided, so that the load direction can be determined. It is possible to accurately detect torque including the torque.
【００４５】そして、上記負荷方向判別手段を、請求項
１５に記載したように、第１および第２磁気ヘッドを介
してそれぞれ再生される位置信号間の位相差と、上記初
期位相差との比較に基づいて、上記回転軸部材に作用す
る負荷の方向を判別するように構成した場合、式（２）
であらわされる回転軸部材の捩れ角θは、下記の式
（５）に従って算出される。The load direction discriminating means may compare the phase difference between the position signals reproduced via the first and second magnetic heads with the initial phase difference. When the configuration is such that the direction of the load acting on the rotary shaft member is determined based on
Is calculated according to the following equation (5).
【００４６】 θ＝Ｋ・（Δｔ／ｔ）・θ0 （５） 但し、上記初期位相差をΔｔ0 、第１および第２磁気ヘ
ッドを介してそれぞれ再生される位置信号間の位相差
（検出時間差）をΔｔ12として、Δｔ12≧Δｔ0の場合
はＫ＝１、Δｔ12＜Δｔ0 の場合はＫ＝−１となる。そ
してこの場合の位相差Δｔは、Δｔ12とΔｔ0 との差の
絶対値に等しくなる。Θ = K · (Δt / t) · θ 0 (5) where the initial phase difference is Δt 0 , and the phase difference between the position signals reproduced via the first and second magnetic heads (detection) the time difference) as Delta] t 12, in the case of Δt 12 ≧ Δt 0 for K = 1, Δt 12 <Δt 0 becomes K = -1. The phase difference Δt in this case becomes equal to the absolute value of the difference between Δt 12 and Δt 0 .
【００４７】また、Δｔ0 を前記時間差ｔの１／２に設
定した場合は、上記負荷方向判別手段を、請求項１６に
記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを介し
てそれぞれ再生される位置信号の検出時間差Δｔ12と、
上記第２および第３磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号の検出時間差Δｔ23との比較に基づいて、
上記回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するように
構成することができる。その場合、式（５）のＫは、 Δｔ12≧Δｔ23 であれば Ｋ＝１ Δｔ12＜Δｔ23 であれば Ｋ＝−１ さらに、請求項１７に記載したように、請求項１の構成
に加えて、上記第１、第２および第３磁気ヘッドを介し
てそれぞれ再生される位置信号のうちの、最初に検出さ
れる位置信号と最後に検出される位置信号とに同期し
て、上記位相差検出手段および上記位相差検出手段に対
する検出タイミングを制御する検出タイミング制御手段
を設けることにより、回転軸部材に作用する負荷の方向
にかかわりなく、検出される位相差Δｔと時間差ｔとを
１対１で対応させることが可能になり、これにより、回
転軸部材に作用するトルクを精度良く検出することがで
きる。In the case where Δt 0 is set to の of the time difference t, the load direction discriminating means reproduces the data via the first and second magnetic heads, respectively. Time difference Δt 12 of the detected position signal,
Based on a comparison with the detection time difference Δt 23 of the position signal reproduced via the second and third magnetic heads,
It can be configured to determine the direction of the load acting on the rotating shaft member. In that case, K in equation (5) is: K = 1 if Δt 12 ≧ Δt 23 K = −1 if Δt 12 <Δt 23 Further, as described in claim 17, the configuration of claim 1 In addition to the above, in synchronization with the position signal detected first and the position signal detected last among the position signals reproduced via the first, second and third magnetic heads, respectively, By providing the phase difference detection means and the detection timing control means for controlling the detection timing for the phase difference detection means, the detected phase difference Δt and time difference t can be set to 1 regardless of the direction of the load acting on the rotating shaft member. It is possible to make a one-to-one correspondence, whereby the torque acting on the rotating shaft member can be detected with high accuracy.
【００４８】そして上記検出タイミング制御手段とし
て、請求項１８に記載したように、上記位相差検出手段
および上記時間差検出手段がそれぞれ備えているカウン
タを制御するカウンタ制御手段とすることにより、タイ
ミング制御を容易なものとすることができる。As the detection timing control means, as described in claim 18, counter control means for controlling counters provided in each of the phase difference detection means and the time difference detection means enables timing control. It can be easy.
【００４９】この場合も、請求項１９に記載したよう
に、請求項１７の構成に加えて、回転軸部材に作用する
負荷の方向を判別する負荷方向判別手段を設けることに
より、負荷の方向の判別をも含めた正確なトルクの検出
が可能になる。Also in this case, as described in claim 19, in addition to the structure of claim 17, by providing a load direction determining means for determining the direction of the load acting on the rotary shaft member, the load direction can be determined. Accurate torque detection including determination is possible.
【００５０】そして、上記負荷方向判別手段を、請求項
２０に記載したように、上記第１および第２の磁気ヘッ
ドを介してそれぞれ再生される位置信号の検出タイミン
グに応じて、回転軸部材に作用する負荷方向の判別フラ
グを出力するように構成し、この判別フラグを、第１磁
気ヘッドからの位置信号が検出された後に第２磁気ヘッ
ドからの位置信号が検出されたときには負荷方向が正の
フラグ（Ｋ＝１）、その反対のときには負荷方向が負の
フラグ（Ｋ＝−１）とすることにより、負荷の方向の判
別をきわめて容易に行なうことができる。According to a twentieth aspect of the present invention, the load direction discriminating means is provided to the rotating shaft member in accordance with the detection timing of the position signal reproduced via each of the first and second magnetic heads. A load flag for determining a load direction to be actuated is output. When the position signal from the second magnetic head is detected after the position signal from the first magnetic head is detected, the load direction is determined to be positive. (K = 1), and in the opposite case, the load direction is a negative flag (K = −1), so that the load direction can be determined very easily.
【００５１】[0051]
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００５２】図１は、本発明に係るトルク検出装置の第
１実施例を示す概略的構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the torque detecting device according to the present invention.
【００５３】このトルク検出装置は、左端部が駆動源、
右端部が負荷に接続された回転軸部材１０（例えば自動
車用自動変速機の出力軸）に作用するトルクを検出する
トルク検出装置であって、回転軸部材１０の外周面上の
２箇所にリング状に形成された磁気記録層１２ａ，１２
ｂと、これら磁気記録層１２ａ，１２ｂと対向するよう
に回転軸部材１０の外周面に近接して該回転軸部材１０
の軸線方向に所定間隔Ｌをおいて配置された第１および
第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂと、磁気記録層１２ａと
対向するように回転軸部材１０の外周面に近接して第１
磁気ヘッド１４ａに対して回転軸部材１０の回転方向に
所定角度θ0 （本実施例においては１０゜に設定されて
いる。）をおいて配置された第３磁気ヘッド１４ｃと、
第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して回転
軸部材１０に同一位相の位置信号ＳW を記録する記録回
路１６（記録手段）と、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，
１４ｃを介して位置信号を再生する増幅器１８、フィル
タ回路２０および波形整形回路２２（再生手段）と、こ
れらにより再生された位置信号のうち、第１および第２
磁気ヘッド１４ａ，１４ｂからの位置信号相互間の位相
差Δｔを検出する位相差検出回路２４（位相差検出手
段）と、第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃから
の位置信号相互間の時間差ｔを検出する時間差検出回路
２６（時間差検出手段）と、上記所定角度θ0 、位相差
Δｔおよび時間差ｔに基づいて、回転軸部材１０の捩れ
角θを算出するとともに、この捩れ角θに基づいて、回
転軸部材１０に作用するトルクＴを算出するトルク演算
回路２８（捩れ角算出手段、トルク算出手段）とを備え
ている。In this torque detecting device, the left end is a drive source,
A torque detecting device for detecting a torque acting on a rotating shaft member 10 (for example, an output shaft of an automatic transmission for an automobile) whose right end is connected to a load, wherein two rings on an outer peripheral surface of the rotating shaft member 10 are provided. -Shaped magnetic recording layers 12a and 12a
b and the rotating shaft member 10 close to the outer peripheral surface of the rotating shaft member 10 so as to face the magnetic recording layers 12a and 12b.
The first and second magnetic heads 14a and 14b are arranged at a predetermined interval L in the axial direction of the rotating shaft member 10 and the first and second magnetic heads 14a, 14b
A third magnetic head 14c disposed at a predetermined angle θ 0 (set to 10 ° in the present embodiment) in the rotation direction of the rotating shaft member 10 with respect to the magnetic head 14a,
First and second magnetic heads 14a, and the recording circuit 16 records the position signal S W of the same phase in the rotation shaft member 10 via the 14b (recording means), the magnetic heads 14a, 14b,
An amplifier 18, a filter circuit 20, and a waveform shaping circuit 22 (reproducing means) for reproducing the position signal via the signal 14c, and the first and second signals among the position signals reproduced by these components.
A phase difference detection circuit 24 (phase difference detection means) for detecting a phase difference Δt between position signals from the magnetic heads 14a and 14b, and a time difference t between position signals from the first and third magnetic heads 14a and 14c. And a torsion angle θ of the rotary shaft member 10 based on the predetermined angle θ 0 , the phase difference Δt, and the time difference t, and based on the torsion angle θ. And a torque calculating circuit 28 (torsion angle calculating means, torque calculating means) for calculating a torque T acting on the rotating shaft member 10.
【００５４】上記各磁気記録層１２ａ，１２ｂは、例え
ば、エポキシ系などの樹脂バインダ中にフェライトなど
の磁気粉末を分散させた磁気塗料を、回転軸部材１０の
外周面上の２箇所にリング状に塗布することにより、あ
るいは、金属コバルトなどの磁性膜を回転軸部材１０の
外周面の所要部位にメッキすることにより形成すること
ができる。Each of the magnetic recording layers 12a and 12b is made of, for example, a magnetic paint in which a magnetic powder such as ferrite is dispersed in a resin binder such as an epoxy resin, and is formed in a ring shape at two places on the outer peripheral surface of the rotating shaft member 10. Or by coating a magnetic film of metal cobalt or the like on a required portion of the outer peripheral surface of the rotating shaft member 10.
【００５５】上記各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
と回転軸部材１０の外周面とのクリアランスは約１０μ
ｍに設定されている。The above magnetic heads 14a, 14b, 14c
The clearance between the outer peripheral surface of the rotating shaft member 10 and the
m.
【００５６】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.
【００５７】回転軸部材１０が負荷から解放されて回転
している無負荷状態で、記録回路１６は、所定の記録用
パルス信号を発生させて第１および第２磁気ヘッド１４
ａ，１４ｂに同時に送り、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ
を介して回転軸部材１０の磁気記録層１２ａ，１２ｂ上
に同一位相の位置信号（磁気パターン）を記録する。こ
のとき、回転軸部材１０の周方向に等間隔となるように
位置信号を記録する必要はなく、第１磁気ヘッド１４ａ
および第３磁気ヘッド１４ｃがなす角度θ0 によって定
まる間隔よりも広い間隔であれば、位置信号は任意の間
隔で記録可能である（原理的には位置信号として単一パ
ルス信号を記録するだけでも足りるが、後のトルク算出
を行う際のサンプリングタイム、検出精度、回転軸部材
１０の回転速度等を考慮すると、実用上は、できるだけ
等間隔で数多くのパルスを記録することが好ましい）。In a no-load state in which the rotating shaft member 10 is released from the load and rotates, the recording circuit 16 generates a predetermined recording pulse signal to generate the first and second magnetic heads 14.
a, 14b at the same time, and each magnetic head 14a, 14b
A position signal (magnetic pattern) having the same phase is recorded on the magnetic recording layers 12a and 12b of the rotating shaft member 10 through the. At this time, it is not necessary to record position signals so as to be at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft member 10, and the first magnetic head 14a
The position signal can be recorded at any interval as long as the interval is wider than the interval determined by the angle θ 0 formed by the third magnetic head 14c (in principle, even if a single pulse signal is recorded as the position signal). However, in consideration of sampling time, detection accuracy, rotation speed of the rotating shaft member 10 and the like when calculating torque later, it is practically preferable to record as many pulses as possible at equal intervals.
【００５８】上記無負荷状態では、第１および第２磁気
ヘッド１４ａ，１４ｂを介して各磁気記録層１２ａ，１
２ｂに記録されている位置信号を再生したときの再生信
号Ｓa1，Ｓb1は、図２に示すように、同一位相の波形と
なる。In the no-load state, each of the magnetic recording layers 12a, 12a, 1b is connected via the first and second magnetic heads 14a, 14b.
The reproduced signals Sa1 and Sb1 when the position signal recorded in 2b is reproduced have waveforms of the same phase as shown in FIG.
【００５９】一方、回転軸部材１０に負荷（トルク）が
加わった負荷状態において、各磁気ヘッド１４ａ，１４
ｂを介して各磁気記録層１２ａ，１２ｂに記録されてい
る位置信号を再生したときの再生信号Ｓａ１，Ｓｂ１
は、図３に示すように、位相がΔｔだけずれた波形とな
る。また、このとき、磁気ヘッド１４ｃを介して磁気記
録層１２ａに記録されている位置信号を再生したときの
再生信号Ｓｃ１は、図３に示すように、再生信号Ｓａ１
に対して時間差ｔをもった波形となる。これら各再生信
号Ｓａ１，Ｓｂ１およびＳｃ１は、それぞれ増幅器１８
に入力される。増幅器１８に入力された信号は該増幅器
１８において増幅された後、フィルタ回路２０において
高周波ノイズ成分をカットされ、さらに波形整形回路２
２において矩形波信号Ｓａ２，Ｓｂ２およびＳｃ２（図
３には図示を省略）に波形整形される。さらに、これら
矩形波信号のうち、磁気ヘッド１４ａおよび１４ｂでそ
れぞれ再生され、かつ波形整形された矩形波信号Ｓａ２
およびＳｂ２は位相差検出回路２４へ送出される。ま
た、磁気ヘッド１４ａおよび１４ｃでそれぞれ再生さ
れ、かつ波形整形された矩形波信号Ｓａ２およびＳｃ２
は時間差検出回路２６へ送出される。位相差検出回路２
４においては、矩形波信号Ｓａ２およびＳｂ２の位相差
Δｔが検出され、この検出信号Ｓ３はトルク演算回路２
８へ送出される。時間差検出回路２６においては、矩形
波信号Ｓａ２およびＳｃ２の時間差ｔが検出され、この
検出信号Ｓ４はトルク演算回路２８へ送出される。On the other hand, in a load state where a load (torque) is applied to the rotating shaft member 10, each of the magnetic heads 14a, 14a
b, reproduced signals Sa1 and Sb1 when the position signals recorded on the respective magnetic recording layers 12a and 12b are reproduced through
Has a waveform whose phase is shifted by Δt as shown in FIG. At this time, the reproduction signal Sc1 when the reproducing position signal recorded on the magnetic recording layer 12 a through the magnetic head 14c, as shown in FIG. 3, the reproduced signal Sa1
Has a time difference t. These reproduced signals Sa1, Sb1, and Sc1 are respectively supplied to an amplifier 18
Is input to After the signal input to the amplifier 18 is amplified by the amplifier 18, the high frequency noise component is cut off by the filter circuit 20, and the waveform shaping circuit 2
2, the waveform is shaped into rectangular wave signals Sa2, Sb2, and Sc2 (not shown in FIG. 3). Furthermore, of these rectangular wave signals, the rectangular wave signals Sa2 reproduced and waveform-shaped by the magnetic heads 14a and 14b, respectively.
And Sb2 are sent to the phase difference detection circuit 24. Further, rectangular wave signals Sa2 and Sc2 reproduced by the magnetic heads 14a and 14c and subjected to waveform shaping, respectively.
Is sent to the time difference detection circuit 26. Phase difference detection circuit 2
4, the phase difference Δt between the square wave signals Sa2 and Sb2 is detected.
8 is sent. The time difference detection circuit 26 detects a time difference t between the rectangular wave signals Sa2 and Sc2, and sends the detection signal S4 to the torque calculation circuit 28.
【００６０】トルク演算回路２８においては、所定角度
θ0 、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づいて、回転軸部
材１０の捩れ角θを算出するとともに、この捩れ角θに
基づいて、回転軸部材１０に作用するトルクＴを算出す
る。In the torque calculation circuit 28, the torsion angle θ of the rotary shaft member 10 is calculated based on the predetermined angle θ 0 , the phase difference Δt, and the time difference t, and based on the torsion angle θ, Is calculated.
【００６１】回転軸部材１０の捩れ角θは、前述の式
（２）により算出され、回転軸部材のトルクＴは、前述
の式（３）により算出される。The torsion angle θ of the rotating shaft member 10 is calculated by the above equation (2), and the torque T of the rotating shaft member is calculated by the above equation (3).
【００６２】以上詳述したように、本実施例において
は、回転軸部材１０の外周面上に形成された磁気記録層
１２ａ，１２ｂに、該回転軸部材１０の軸線方向に所定
間隔Ｌをおいて配置された第１および第２磁気ヘッド１
４ａ，１４ｂを介して位置信号を記録し、そして、各磁
気ヘッド１４ａ，１４ｂにより再生された位置信号相互
間の位相差Δｔを検出し、この検出された位相差Δｔに
基づいて、回転軸部材１０に作用するトルクＴを算出す
るようになっているので、つまり、回転軸部材１０の外
周面を利用して位置信号を記録再生することによりトル
ク検出を行うようになっているので、従来のように、ト
ルク検出のために回転軸部材１０に機械加工や表面処理
を施したりスリップリング等の余分な機構部品を付加す
る必要がない。As described in detail above, in the present embodiment, the magnetic recording layers 12a and 12b formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft member 10 are spaced at a predetermined distance L in the axial direction of the rotary shaft member 10. First and second magnetic heads 1 arranged
The position signals are recorded via the magnetic heads 4a and 14b, and the phase difference .DELTA.t between the position signals reproduced by the magnetic heads 14a and 14b is detected. Based on the detected phase difference .DELTA.t, the rotating shaft member is detected. Since the torque T acting on the rotary shaft member 10 is calculated, that is, the position signal is recorded and reproduced using the outer peripheral surface of the rotary shaft member 10, the torque is detected. As described above, there is no need to perform machining or surface treatment on the rotating shaft member 10 for torque detection, or to add an extra mechanical component such as a slip ring.
【００６３】したがって、本実施例によれば、小型で簡
単な構成のトルク検出装置を実現することができるとと
もに取付作業や経年変化によるトルク検出誤差をなくす
ことができる。また、回転軸部材に生じる捩れ残留歪に
より両磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ間で初期位相にずれが
生じても、記録の更新が可能であるため、このずれを容
易に修正することができる。Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a torque detecting device having a small size and a simple structure, and to eliminate a torque detecting error due to the mounting work and aging. Further, even if the initial phase shifts between the two magnetic heads 14a and 14b due to the residual torsional distortion generated in the rotating shaft member, the recording can be updated, so that the shift can be easily corrected.
【００６４】しかも、本実施例においては、第１磁気ヘ
ッド１４ａに対して回転軸部材１０の周方向に所定角度
θ0 をおいて第３磁気ヘッド１４ｃが配置され、これら
第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃからの位置信
号相互間の時間差ｔが検出され、そして、従来用いられ
ていた回転速度に代えてこの時間差ｔを用いて回転軸部
材１０のトルクＴが算出されるようになっているので、
信号記録時の回転軸部材１０の回転速度やその変動によ
る影響を受けずに、第１および第３磁気ヘッド１４ａ，
１４ｃのなす角度θ0 を基準として直接トルク検出を行
うことができる。したがって、たとえ位置信号が正確な
周期信号として記録されていなくても誤差なくトルク検
出を行うことができる。Further, in the present embodiment, the third magnetic head 14c is arranged at a predetermined angle θ 0 in the circumferential direction of the rotary shaft member 10 with respect to the first magnetic head 14a, and the first and third magnetic heads are arranged. The time difference t between the position signals from the heads 14a and 14c is detected, and the torque T of the rotating shaft member 10 is calculated using the time difference t instead of the conventionally used rotation speed. Because
The first and third magnetic heads 14a, 14a, are not affected by the rotational speed of the rotary shaft member 10 during signal recording and its fluctuation.
The torque can be directly detected with reference to the angle θ 0 formed by 14c. Therefore, even if the position signal is not recorded as an accurate periodic signal, the torque can be detected without error.
【００６５】なお、本実施例においては、記録再生に用
いる第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂが図１に
示すように周方向に対して同一位置に配置されている
が、必ずしもこのように配置する必要はなく、第１磁気
ヘッド１４ａに対して第２磁気ヘッド１４ｂを回転軸部
材１０の周方向にずれた位置に配置することも可能であ
る。In this embodiment, the first and second magnetic heads 14a and 14b used for recording and reproduction are arranged at the same position in the circumferential direction as shown in FIG. It is not necessary to dispose, and it is also possible to dispose the second magnetic head 14b at a position shifted in the circumferential direction of the rotating shaft member 10 with respect to the first magnetic head 14a.
【００６６】さらに、本実施例においては、回転軸部材
１０の外周面上の２箇所に磁気記録層１２ａ，１２ｂが
形成されているが、両磁気記録層１２ａ，１２ｂを連続
して一体で形成してもよい。また、回転軸部材１０自体
が磁性材料で構成されている場合（例えば構造用鋼であ
るＳ４５Ｃの焼入れ材からなる場合）には、このような
磁気記録層１２ａ，１２ｂを新たに形成することを必要
とすることなく、回転軸部材１０に対して直接的に位置
信号の記録再生を行うことができる。Further, in this embodiment, the magnetic recording layers 12a and 12b are formed at two places on the outer peripheral surface of the rotating shaft member 10, but both magnetic recording layers 12a and 12b are formed continuously and integrally. May be. Further, when the rotating shaft member 10 itself is made of a magnetic material (for example, when it is made of a hardened material of S45C as a structural steel), it is necessary to newly form such magnetic recording layers 12a and 12b. The recording and reproduction of the position signal can be performed directly on the rotating shaft member 10 without the need.
【００６７】ところで、上記第１実施例においては、各
磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、図４に示すよう
に、１つのギャップ３２を有する１つのコア３４に１つ
のコイル３６が巻かれた通常の磁気ヘッドで構成されて
いるが、これに代えて、第１および第３磁気ヘッド１４
ａ，１４ｃを、図５に示すように、２つのギャップ３８
ａ、３８ｃを有するマルチギャップ磁気ヘッド４０で一
体的に構成してもよい。両ギャップ３８ａ、３８ｃの中
間位置にはシールド板４２が介装されており、そのギャ
ップ間隔ｗは、約２００μｍに設定されている。図６
は、このマルチギャップ磁気ヘッド４０の使用状態を示
す図である。図中参照符号Ｓは、マルチギャップ磁気ヘ
ッド４０の記録用のギャップ３８ａで記録された位置信
号を示す。なお、図から明らかなように、両ギャップ３
８ａ、３８ｃのなす角度θ0 は、θ0 ＝２ｔａｎ-1（ｗ
／ｄ）によって定まる。In the first embodiment, each of the magnetic heads 14a, 14b, and 14c has one coil 36 wound around one core 34 having one gap 32, as shown in FIG. , But instead of this, the first and third magnetic heads 14
a, 14c, as shown in FIG.
a and a multi-gap magnetic head 40 having 38c. A shield plate 42 is interposed at an intermediate position between the gaps 38a and 38c, and the gap interval w is set to about 200 μm. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a use state of the multi-gap magnetic head 40. Reference numeral S in the drawing indicates a position signal recorded in the recording gap 38 a of the multi-gap magnetic head 40. As is apparent from FIG.
The angle θ 0 formed between 8a and 38c is θ 0 = 2 tan −1 (w
/ D).
【００６８】このようなマルチギャップ磁気ヘッド４０
を採用することにより、より小型で簡単な構成のトルク
検出装置を実現できるとともに、基準角度に対する時間
差ｔを検出するための機構部品として複雑な磁気ヘッド
を設ける必要がない。また、マルチギャップ磁気ヘッド
４０においては、ギャップ間隔ｗを回転軸部材１０の直
径ｄに比べ十分小さく設定することができ、かつこのギ
ャップ間隔ｗをμｍ単位の高精度で管理することが可能
であるため、取付作業による構造上の誤差をなくし、精
度良く回転軸部材１０に作用するトルクＴを検出するこ
とができる。Such a multi-gap magnetic head 40
By adopting, it is possible to realize a torque detection device having a smaller size and a simple configuration, and it is not necessary to provide a complicated magnetic head as a mechanical component for detecting the time difference t with respect to the reference angle. Further, in the multi-gap magnetic head 40, the gap interval w can be set to be sufficiently smaller than the diameter d of the rotating shaft member 10, and the gap interval w can be managed with high accuracy in units of μm. Therefore, a structural error due to the mounting operation can be eliminated, and the torque T acting on the rotating shaft member 10 can be accurately detected.
【００６９】なお、上記マルチギャップ磁気ヘッド４０
は、両ギャップ３８ａ、３８ｃの中間位置にシールド板
４２が介装された、いわゆるスリーインワンヘッド型で
あるが、図７に示すように、上記シールド板４２が介装
されていない、いわゆるツーギャップ型のマルチギャッ
プ磁気ヘッド４０′を用いるようにしてもよい。The multi-gap magnetic head 40
Is a so-called three-in-one head type in which a shield plate 42 is interposed at an intermediate position between the gaps 38a and 38c, but as shown in FIG. A multi-gap magnetic head 40 'of the type may be used.
【００７０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【００７１】図８は、本実施例に係るトルク検出装置を
示す概略的構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a torque detection device according to this embodiment.
【００７２】上述したように、磁気記録層１２ａに記録
する位置信号は、実用上はできるだけ多くの等間隔の位
置信号を記録することが好ましいが、一方、この場合、
各位置信号の角度間隔が上記第１および第３磁気ヘッド
１４ａ，１４ｃの角度間隔θ0 よりも大きくなるように
位置信号記録を行わないと、時間差ｔを正しく検出する
ことができなくなる。As described above, as the position signal to be recorded on the magnetic recording layer 12a, it is practically preferable to record as many position signals as possible at equal intervals.
Unless the position signal is recorded so that the angle interval between the position signals is larger than the angle interval θ 0 between the first and third magnetic heads 14a and 14c, the time difference t cannot be correctly detected.
【００７３】本実施例においては、このような点に鑑
み、図１に示した本発明の第１実施例の構成に加えて、
回転軸部材１０の回転速度Ｖを検出する回転速度検出回
路５２（回転速度検出手段）が設けられるとともに、上
記記録回路１６に、この回転速度Ｖに応じて磁気記録層
１２ａに記録される位置信号の特性を変える特性変更手
段としての機能が与えられており、これにより、回転軸
部材の回転速度が変動した場合であっても、誤差なくト
ルク検出を行うことができるようになっている。In the present embodiment, in view of such a point, in addition to the configuration of the first embodiment of the present invention shown in FIG.
A rotation speed detection circuit 52 (rotation speed detection means) for detecting the rotation speed V of the rotation shaft member 10 is provided, and a position signal recorded on the magnetic recording layer 12a in accordance with the rotation speed V in the recording circuit 16 is provided. A function as a characteristic changing means for changing the characteristics of the rotating shaft member is provided, so that even if the rotation speed of the rotating shaft member fluctuates, the torque can be detected without error.
【００７４】本実施例の作用について具体的に説明する
と次のとおりである。The operation of the present embodiment will be specifically described as follows.
【００７５】すなわち、図８において、記録回路１６
は、回転軸部材１０が負荷から解放されて回転している
無負荷状態で、図９に示すような単パルス信号を基準信
号ＳW′として発生させて第１磁気ヘッド１４ａに出力
し、該第１磁気ヘッド１４ａを介して回転軸部材１０の
磁気記録層１２ａに基準信号ＳW ′を記録する。その
際、上記基準信号ＳW ′は、回転速度検出回路５２にも
同時に出力される。回転速度検出回路５２では、この基
準信号ＳW ′入力時を基準として時間計測用のカウンタ
が動作を開始する。磁気記録層１２ａに記録された基準
信号ＳW ′は、回転軸部材１０の回転に伴い第３磁気ヘ
ッド１４ｃを介して再生され、図９に示すような再生信
号ＳR ′として回転速度検出回路５２に入力される。That is, in FIG.
Generates a single pulse signal as shown in FIG. 9 as a reference signal SW ′ and outputs it to the first magnetic head 14a in a no-load state in which the rotating shaft member 10 is released from the load and rotates. The reference signal SW ′ is recorded on the magnetic recording layer 12a of the rotating shaft member 10 via the first magnetic head 14a. At this time, the reference signal SW ′ is also output to the rotation speed detection circuit 52 at the same time. In the rotation speed detection circuit 52, a counter for measuring time starts operating based on the input of the reference signal SW ′. Reference signal S W 'through the third magnetic head 14c with the rotation of the rotary shaft member 10 is reproduced, reproduction signals S R 9' recorded in the magnetic recording layer 12a rotational speed detecting circuit as 52 is input.
【００７６】回転速度検出回路５２では、この再生信号
ＳR ′入力時を基準としてカウンタの動作を停止し、回
転軸部材１０が所定角度θ0 回転する間の経過時間ｔ0
を計測し、前述の式（４）で示される経過時間ｔ0 に比
例した回転速度Ｖをあらわす速度信号を記録回路１６に
出力する。[0076] In the rotational speed detecting circuit 52, the elapsed time t 0 during which the reproduced signal S R 'stops the operation of the counter as a reference input, the rotation shaft member 10 by a predetermined angle theta 0 rotation
And outputs to the recording circuit 16 a speed signal representing the rotation speed V proportional to the elapsed time t 0 shown in the above equation (4).
【００７７】上記記録回路１６には、上記所定角度θ0
よりも大きい角度間隔で位置信号ＳW が記録されるよう
に設定されており（本実施例においてはｎ＝１２）、記
録回路１６は、第１磁気ヘッド１４ａを介して上記基準
信号ＳW ′をＤＣ消去するとともに、回転速度検出回路
５２からの速度信号と、予め設定された回転軸部材１０
の１回転当たりの記録パルス数ｎとに応じて、図１０に
示すように、磁気記録層１２ａに記録すべき位置信号Ｓ
W の出力間隔（周期）Ｉ、パルス幅Ｗおよび信号強度Ｈ
を決定し、第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを
介して回転軸部材１０の磁気記録層１２ａ，１２ｂに複
数の等間隔の位置信号ＳW （ｎ1 〜ｎ12）を同一位相で
記録する。The recording circuit 16 has the predetermined angle θ 0.
The position signal SW is set to be recorded at a larger angular interval (n = 12 in this embodiment), and the recording circuit 16 sends the reference signal SW ′ via the first magnetic head 14a. DC is erased, and the speed signal from the rotation speed detection circuit 52 and the preset rotation shaft member 10 are removed.
As shown in FIG. 10, the position signal S to be recorded on the magnetic recording layer 12a depends on the number n of recording pulses per rotation of the magnetic recording layer 12a.
W output interval (period) I, pulse width W and signal strength H
Determines a recording first and second magnetic heads 14a, a magnetic recording layer 12a of the rotary shaft member 10 via 14b, a plurality of equally spaced position signals S W to 12b a (n 1 ~n 12) in the same phase I do.
【００７８】このようにして、回転軸部材１０の無負荷
状態において、図２と同様の再生信号Ｓa1，Ｓb1を第１
および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂから得ることがで
きる。As described above, when the rotating shaft member 10 is in the no-load state, the reproduced signals Sa1 and Sb1 similar to those shown in FIG.
And the second magnetic heads 14a and 14b.
【００７９】以降の動作は、前述した第１実施例と同様
であるから、重複する説明は省略するが、本実施例の場
合、位置信号ＳW の出力間隔（周期）Ｉおよび１回転当
りの数ｎを下記の式（６）、（７）を満足するように設
定することにより、記録された位置信号ＳW の回転軸部
材１０上の間隔が、上記第１，第３磁気ヘッド１４ａ，
１４ｃのなす所定角度θ0 よりも狭くなることなく、す
なわち、時間差ｔを誤検出することなく、トルク検出を
することができる。[0079] Subsequent operations are similar to those in the first embodiment described above, and redundant description will be omitted in the case of this embodiment, the position signal S W output interval (period) I and one rotation per the By setting the number n so as to satisfy the following equations (6) and (7), the interval of the recorded position signal SW on the rotating shaft member 10 is set to be equal to the first and third magnetic heads 14a and 14a.
The torque can be detected without becoming narrower than the predetermined angle θ 0 formed by 14c, that is, without erroneously detecting the time difference t.
【００８０】 Ｉ＞θ0 ・ｄ／（２・Ｖ） （＝ｔ0 ） （６） ｎ＜２π／θ0 （７） 以上詳述したように、本実施例によれば、位置信号ＳW
の出力間隔が第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ
の間隔よりも狭くならないように、回転軸部材１０の回
転速度Ｖに応じて位置信号ＳW の出力間隔（周期）Ｉを
決定するようになっているので、記録時の回転軸部材１
０の回転状況の如何にかかわらず、トルクを精度良くよ
く検出することができる。I> θ 0 · d / (2 · V) (= t 0 ) (6) n <2π / θ 0 (7) As described above in detail, according to the present embodiment, the position signal SW is obtained.
Output intervals of the first and third magnetic heads 14a, 14b
So as not smaller than the distance of so adapted to determine the output interval (cycle) I of the position signal S W in accordance with the rotational speed V of the rotary shaft member 10, the rotating shaft member at the time of recording 1
Regardless of the rotation state of 0, the torque can be accurately detected.
【００８１】また、位置信号ＳW のパルス幅Ｗ、信号強
度Ｈについても、回転軸部材１０の回転速度Ｎに応じて
これらを決定するようになっているので、記録時の回転
軸部材１０の回転状況にかかわらず、記録するパルス信
号のパルス幅が広すぎたり、記録信号強度が強すぎたり
することによって、再生位置信号の波形がいびつになる
のを防止することができる。[0081] The pulse width W of the position signal S W, the even signal intensity H, because is adapted to determine these according to the rotational speed N of the rotary shaft member 10, at the time of recording of the rotary shaft member 10 Irrespective of the rotation state, it is possible to prevent the waveform of the reproduction position signal from being distorted due to the pulse width of the pulse signal to be recorded being too wide or the recording signal intensity being too strong.
【００８２】なお、本実施例においては、基準信号
ＳW ′として単パルス信号を用いたが、もちろんこれに
限定されるわけではなく、複数のパルス信号を基準とし
たり、連続波信号を用い、その再生周波数を基準とする
ようにしてもよい。In the present embodiment, a single pulse signal is used as the reference signal SW '. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of pulse signals may be used as a reference, or a continuous wave signal may be used. The reproduction frequency may be used as a reference.
【００８３】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
【００８４】図１１は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a torque detecting device according to the present embodiment.
【００８５】上記第２実施例においては、回転軸部材１
０の回転速度Ｖの検出が、第１および第３磁気ヘッド１
４ａ，１４ｃに接続された回転速度検出回路５２によっ
て行われるように構成されているが、本実施例において
は、トルク検出装置本体とは独立して設けられた回転速
度検出装置６２により、回転軸部材１０の回転速度Ｖの
検出を行うようになっている。In the second embodiment, the rotary shaft member 1
0 is detected by the first and third magnetic heads 1.
Although this is configured to be performed by a rotation speed detection circuit 52 connected to the rotation shafts 4a and 14c, in the present embodiment, the rotation shaft is detected by a rotation speed detection device 62 provided independently of the torque detection device main body. The rotation speed V of the member 10 is detected.
【００８６】この回転速度検出装置６２は、上記回転軸
部材１０の外周面上にリング状に新たに形成された磁気
記録層１１２と、この磁気記録層１１２と対向するよう
に回転軸部材１０の外周面に近接して該回転軸部材１０
の周方向に所定角度θ１をおいて配置された第４および
第５磁気ヘッド１１４ｄ，１１４ｅと、第４磁気ヘッド
１１４ｄを介して回転軸部材１０に基準信号Ｓｄ１を記
録する記録回路１１６と、各磁気ヘッド１１４ｄ，１１
４ｅを介して検出された上記基準信号を再生信号Ｓｄ
２，Ｓｅ２として再生する増幅器１１８、フィルタ回路
１２０および波形整形回路１２２と、これらにより再生
された信号相互間の時間差ｔ０を検出する時間差検出回
路１２６と、上記所定角度θ１および時間差ｔ０に基づ
いて、回転軸部材１０の回転速度Ｖを算出する回転速度
演算回路６４とを備えている。[0086] The rotational speed detector 62 includes a magnetic recording layer 112 which is newly formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the rotary shaft member 10, the rotary shaft member 10 so as to face the magnetic recording layer 112 of this Close to the outer peripheral surface of the rotary shaft member 10
Fourth and fifth magnetic head 114d is disposed at a predetermined angle theta 1 to the circumferential direction of, and 114e, and a recording circuit 116 for recording a reference signal Sd1 to the rotating shaft member 10 through the fourth magnetic head 114d, Each magnetic head 114d, 11
4e is used as the reproduction signal Sd.
2, the amplifier 118 to reproduce as Se2, a filter circuit 120 and the waveform shaping circuit 122, and the time difference detecting circuit 126 for detecting a time difference t 0 between the signals mutually reproduced by these, the predetermined angle theta 1 and the time difference t 0 A rotation speed calculation circuit 64 for calculating the rotation speed V of the rotation shaft member 10 based on the rotation speed.
【００８７】上記磁気記録層１１２、第４磁気ヘッド１
１４ｄ、第５磁気ヘッド１１４ｅ、記録回路１１６、増
幅器１１８、フィルタ回路１２０、波形整形回路１２２
および時間差検出回路１２６は、第１および第２実施例
における磁気記録層１２、第１磁気ヘッド１４ａ、第３
磁気ヘッド１４ｃ、記録回路１６、増幅器１８、フィル
タ回路２０、波形整形回路２２および時間差検出回路２
６と、それぞれ同様の構成となっている。The magnetic recording layer 112 and the fourth magnetic head 1
14d, fifth magnetic head 114e, recording circuit 116, amplifier 118, filter circuit 120, waveform shaping circuit 122
And the time difference detection circuit 126 includes the magnetic recording layer 12, the first magnetic head 14a, and the third magnetic head 12 in the first and second embodiments.
Magnetic head 14c, recording circuit 16, amplifier 18, filter circuit 20, waveform shaping circuit 22, and time difference detecting circuit 2
6, respectively.
【００８８】図１２および１３は、時間差検出回路１２
６および回転速度演算回路６４をそれぞれ示す回路図で
ある。FIGS. 12 and 13 show the time difference detection circuit 12.
6 is a circuit diagram showing a rotation speed calculation circuit 6 and a rotation speed calculation circuit 64, respectively.
【００８９】図１１に示された磁気ヘッド１４ｄを介し
て再生された再生信号Ｓd1が波形整形回路１２２で波形
整形されて得られる矩形波信号Ｓd2は、図１２に示され
た時間差検出回路１２６のフリップフロップ７６のセッ
ト端子に入力され、かつ磁気ヘッド１４ｅを介して再生
された再生信号Ｓe1が波形整形回路１２２で波形整形さ
れて得られる矩形波信号Ｓe2は、上記フリップフロップ
７６のリセット端子に入力される。A rectangular signal Sd2 obtained by waveform-shaping the reproduced signal Sd1 reproduced via the magnetic head 14d shown in FIG. 11 by the waveform shaping circuit 122 is output from the time difference detecting circuit 126 shown in FIG. The rectangular wave signal Se2 input to the set terminal of the flip-flop 76 and obtained by waveform-shaping the reproduced signal Se1 reproduced via the magnetic head 14e by the waveform shaping circuit 122 is input to the reset terminal of the flip-flop 76. Is done.
【００９０】フリップフロップ７６の出力端子はフリッ
プフロップ７８のセット端子に接続され、フリップフロ
ップ７８のＱ端子は、クロック発振器６６からの１０Ｍ
Ｈｚの基準クロックが一方の入力端子に印加されるＡＮ
Ｄ回路８０の他方の入力端子に接続されている。ＡＮＤ
回路８０の出力端子はカウンタ７０のクロック端子に接
続されている。カウンタ７０は、矩形波信号Ｓd2とＳe2
との時間差ｔ0 を基準クロックで計数し、その結果を１
２ビットパラレル信号で図１３の回転速度演算回路６４
へ出力するようになっている。The output terminal of the flip-flop 76 is connected to the set terminal of the flip-flop 78, and the Q terminal of the flip-flop 78
Hz where a reference clock of 1 Hz is applied to one input terminal.
It is connected to the other input terminal of the D circuit 80. AND
The output terminal of the circuit 80 is connected to the clock terminal of the counter 70. The counter 70 outputs the square wave signals Sd2 and Se2.
The time difference t 0 of counting the reference clock and, as a result of the 1
The rotation speed calculation circuit 64 shown in FIG.
Output to
【００９１】本実施例における回転軸部材１０の回転速
度Ｖの検出ロジックを、図１４に示すフローチャートに
基づいて説明する。The detection logic of the rotation speed V of the rotary shaft member 10 in this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
【００９２】まず、電源が投入されると、回転速度演算
回路６４のマイクロコンピュータ６８は初期化処理を行
った後、時間差検出回路１２６のカウンタ７０に計数開
始信号（ＳＴＡＲＴ）を送る。カウンタ７０は、この信
号によりリセットされ、基準信号Ｓd2と信号Ｓe2との時
間差ｔ0 の計数を開始する。マイクロコンピュータ６８
は、カウンタ７０からの計数終了信号（ＳＴＯＰ）が送
られるまで待ち、計数終了信号を受信するとインターフ
ェースＩＣ７２を介して時間差ｔ0 （１２ｂｉｔ）を読
み取る。そして、この時間差ｔ0 に基づき、回転速度Ｖ
を前述の式（４）によって演算する。First, when the power is turned on, the microcomputer 68 of the rotation speed calculation circuit 64 performs an initialization process, and then sends a count start signal (START) to the counter 70 of the time difference detection circuit 126. Counter 70 is reset by this signal, it starts counting the time difference t 0 between the reference signal Sd2 and the signal Se2. Microcomputer 68
Waits until a count end signal (STOP) is sent from the counter 70, and when the count end signal is received, reads the time difference t 0 (12 bits) via the interface IC 72. Then, based on the time difference t 0 , the rotation speed V
Is calculated by the above equation (4).
【００９３】次にこの演算結果をＤ／Ａコンバータ７４
に転送し、これをアナログ出力する。その後、マイクロ
コンピュータ６８は、再びカウンタ７０に計数開始信号
（ＳＴＡＲＴ）を送り、上記動作を繰り返すようになっ
ている。Next, the result of this operation is stored in the D / A converter 74.
And outputs it as an analog output. Thereafter, the microcomputer 68 sends a count start signal (START) to the counter 70 again, and repeats the above operation.
【００９４】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
【００９５】図１５は本発明に係るトルク検出装置の第
４実施例を示す概略的構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the torque detecting device according to the present invention.
【００９６】前述の各実施例においては、記録回路１６
から第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して
各磁気記録層１２ａ，１２ｂに同一位相の位置信号ＳW
が記録されるように構成されているが、両記録位置信号
は必ずしも同一位相とする必要はない。In each of the above embodiments, the recording circuit 16
From the first and second magnetic heads 14a, each of the magnetic recording layer 12a through 14b, the position signal S W of the same phase to 12b
Are recorded, but both recording position signals do not necessarily have to have the same phase.
【００９７】むしろ、第１磁気ヘッド１４ａからの記録
位置信号ＳW に対して第２磁気ヘッド１４ｂからの記録
位置信号ＳW の位相を所定時間だけ意識的に遅らせるよ
うにすることが望ましい。[0097] Rather, it is desirable to delay the phase of the recording position signal S W from the second magnetic head 14b relative to the recording position signal S W from the first magnetic head 14a consciously predetermined time.
【００９８】この点について詳述すると、仮に、第１お
よび第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して各磁気記録
層１２ａ，１２ｂに同一位相の位置信号を記録するよう
にした場合、回転軸部材１０に正のトルクが作用した状
態では、図１６に示すように、第１磁気ヘッド１４ａか
らの再生位置信号Ｓa1に対して第２磁気ヘッド１４ｂか
らの再生位置信号Ｓb1の位相は位相差Δｔだけ遅れる。
この位相遅れは、再生位置信号Ｓa1に対する第３磁気ヘ
ッド１４ｃからの再生位置信号Ｓc1の位相遅れ（時間差
ｔ分だけ遅れる）に対して十分小さい。したがって、回
転軸部材１０が順方向に回転している場合には再生位置
信号Ｓa1を、逆方向に回転している場合には再生位置信
号Ｓc1を基準として、１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，
Ｓc1を選択し、これを信号処理すれば、特に問題はない
のであるが、回転軸部材１０に負のトルクが作用した状
態では、図１７に示すように、再生位置信号Ｓa1に対し
て再生位置信号Ｓb1の位相は位相差Δｔだけ進むため、
上記基準により、１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1
を選択すると、信号処理すべき組合せを誤ってしまうこ
ととなる。To explain this point in detail, if position signals of the same phase are recorded on the respective magnetic recording layers 12a and 12b via the first and second magnetic heads 14a and 14b, the rotation shaft member 10 As shown in FIG. 16, in the state where a positive torque acts on the reproduction position signal Sb1 from the first magnetic head 14a, the phase of the reproduction position signal Sb1 from the second magnetic head 14b is delayed by a phase difference Δt. .
This phase delay is sufficiently small with respect to the phase delay of the reproduction position signal Sc1 from the third magnetic head 14c with respect to the reproduction position signal Sa1 (lag by the time difference t). Therefore, when the rotating shaft member 10 is rotating in the forward direction, the reproduction position signal Sa1 is used as a reference, and when the rotating shaft member 10 is rotating in the reverse direction, the reproduction position signal Sa1 is used as a reference, and a set of reproduction position signals Sa1, Sb1 is used. ,
There is no particular problem if Sc1 is selected and signal processing is performed. However, in a state where a negative torque is applied to the rotary shaft member 10, as shown in FIG. Since the phase of the signal Sb1 advances by the phase difference Δt,
According to the above criteria, a set of reproduction position signals Sa1, Sb1, Sc1
Is selected, the combination to be signal-processed will be incorrect.
【００９９】このため、本実施例においては、図１５に
示すように、図８に示した第２実施例の構成に加えて遅
延回路５４（記録信号遅延手段）を設け、第１磁気ヘッ
ド１４ａからの再生位置信号Ｓa1に対して第２磁気ヘッ
ド１４ｂからの再生位置信号Ｓb1の位相が無負荷状態に
おいて所定時間Δｔ0 だけ遅れるよう、第１磁気ヘッド
１４ａからの記録位置信号に対して第２磁気ヘッド１４
ｂからの記録位置信号の位相を所定時間Δｔ0 だけ意識
的に遅らせている。これにより、回転軸部材１０に作用
するトルクの正負にかかわらず、信号処理すべき１組の
再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1の組合せを常に正しく選
択することができるようにしている。For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, a delay circuit 54 (recording signal delay means) is provided in addition to the configuration of the second embodiment shown in FIG. as delayed by a predetermined time Delta] t 0 phase in the unloaded state of the reproduction position signal Sb1 from the second magnetic head 14b to the playback position signal Sa1 from, the relative recording position signal from the first magnetic head 14a 2 Magnetic head 14
The phase of the recording position signal from b is intentionally delayed by a predetermined time Δt 0 . Thus, a combination of a set of reproduction position signals Sa1, Sb1, and Sc1 to be signal-processed can always be correctly selected regardless of whether the torque acting on the rotating shaft member 10 is positive or negative.
【０１００】図１８は、図１５に示すトルク検出装置に
おける回転軸部材１０に負荷が加わっていないときに各
磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃから再生される位置信号Ｓa1
〜Ｓc1の検出タイミングを示す。すなわち、本実施例で
は、第２磁気ヘッド１４ｂを介して位置信号ＳW を磁気
記録層１２ｂに記録する際に、この位置信号ＳW の位相
をΔｔ0 だけ遅延させて初期位相差を設けることによ
り、回転軸部材１０に負荷が加わっているときも含め常
に位置信号Ｓb1が位置信号Ｓa1とＳc1との間に存在する
ようにしている。FIG. 18 shows a position signal Sa1 reproduced from each of the magnetic heads 14a to 14c when no load is applied to the rotary shaft member 10 in the torque detecting device shown in FIG.
4 shows the detection timings of .about.Sc1. That is, in this embodiment, when recording the position signal S W via the second magnetic head 14b to the magnetic recording layer 12b, the provision of the initial phase difference of delayed by Delta] t 0 phase of the position signal S W Thus, the position signal Sb1 always exists between the position signals Sa1 and Sc1 even when a load is applied to the rotating shaft member 10.
【０１０１】このようにすれば、位置信号Ｓa1（トルク
検出時の回転軸部材１０の回転方向によっては位置信号
Ｓc1）を検出した後に位置信号Ｓb1を検出した場合のみ
を正しい検出であると判断でき、位置信号Ｓa1の次に位
置信号Ｓc1を検出した場合には組合わせが誤りであると
してリセットをかけることが可能になり、上述の問題を
容易に解決することができる。In this way, the correct detection can be determined only when the position signal Sb1 is detected after the position signal Sa1 (position signal Sc1 depending on the rotation direction of the rotating shaft member 10 at the time of torque detection) is detected. When the position signal Sc1 is detected next to the position signal Sa1, it can be determined that the combination is erroneous, and the reset can be performed, so that the above problem can be easily solved.
【０１０２】但しこの場合、再生位置信号Ｓa1に対する
再生位置信号Ｓb1の意識的な位相遅延時間Δｔ0 を一定
値にすると、回転軸部材１０の回転速度Ｖによっては、
信号処理すべき１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1の
組合せを正しく選択することができなくなってしまう場
合がある。すなわち、各再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1
の出力周期は回転速度Ｖが大きくなると短くなるため、
これら出力周期に対して位相遅延時間Δｔ0 は相対的に
長くなる。そして、回転速度Ｖが所定値以上になると、
図１９に示すように、ある再生位置信号Ｓa1に対応する
再生位置信号Ｓb1が次の再生位置信号Ｓa1よりも遅く出
力されることとなり、この場合には、組合せを誤ってし
まうこととなる。However, in this case, if the intentional phase delay time Δt 0 of the reproduction position signal Sb1 with respect to the reproduction position signal Sa1 is set to a constant value, depending on the rotation speed V of the rotating shaft member 10,
In some cases, it may not be possible to correctly select a combination of one set of reproduction position signals Sa1, Sb1, and Sc1 to be subjected to signal processing. That is, each reproduction position signal Sa1, Sb1, Sc1
Output cycle becomes shorter as the rotation speed V increases,
The phase delay time Δt 0 is relatively long with respect to these output periods. When the rotation speed V becomes equal to or higher than a predetermined value,
As shown in FIG. 19, a reproduction position signal Sb1 corresponding to a certain reproduction position signal Sa1 is output later than the next reproduction position signal Sa1, and in this case, the combination is incorrect.
【０１０３】このため、本実施例においては、さらに、
上記位相遅延時間Δｔ0 が、回転速度Ｖに応じて設定さ
れるようになっている。この位相遅延時間Δｔ0 として
は、再生位置信号Ｓa1の出力周期よりも短く設定すれば
よいのであるが、再生位置信号Ｓb1が常に再生位置信号
Ｓa1とＳc1との間に位置するように（つまり０＜Δｔ0
＜ｔとなるように）位相遅延時間Δｔ0 を設定すること
が、より好ましい。すなわち、このようにすれば、回転
軸部材１０が順方向（逆方向）に回転している場合に
は、Ｓa1（Ｓc1）の検出後Ｓc1（Ｓa1）を検出する前に
Ｓb1を検出したときのみ正しい組合せで検出がなされた
と判断し、Ｓa1（Ｓc1）の検出後Ｓb1を検出する前にＳ
c1（Ｓa1）を検出したときには組合せに誤りがあるとし
て信号処理をリセットすることが可能となり、上記問題
を容易に解決することができる。For this reason, in this embodiment,
The phase delay time Δt 0 is set according to the rotation speed V. The phase delay time Δt 0 may be set to be shorter than the output cycle of the reproduction position signal Sa1, but the reproduction position signal Sb1 is always positioned between the reproduction position signals Sa1 and Sc1 (that is, 0). <Δt 0
It is more preferable to set the phase delay time Δt 0 ( so that <t). That is, in this way, when the rotating shaft member 10 is rotating in the forward direction (reverse direction), only when Sb1 is detected before detecting Sc1 (Sa1) after detecting Sa1 (Sc1). It is determined that the detection has been performed in a correct combination, and after detecting Sa1 (Sc1) and before detecting Sb1, S
When c1 (Sa1) is detected, it is possible to reset the signal processing assuming that there is an error in the combination, and the above problem can be easily solved.
【０１０４】本実施例では、前記式（４）で示される回
転速度Ｖをあらわす速度信号が、回転速度検出回路５２
から遅延回路５４に出力される。遅延回路５４では、入
力された速度信号と、上記所定角度θ0 とに基づいて位
相遅延時間（初期位相差）Δｔ0 を決定し、記録回路１
６から与えられる位置信号ＳW をΔｔ0 だけ遅延させて
磁気ヘッド１４ｂに出力するように構成されている。In the present embodiment, the speed signal representing the rotation speed V represented by the above equation (4) is supplied to the rotation speed detection circuit 52.
To the delay circuit 54. The delay circuit 54 determines a phase delay time (initial phase difference) Δt 0 based on the input speed signal and the predetermined angle θ 0, and
A position signal S W given from 6 delayed by Delta] t 0 is configured to output to the magnetic head 14b.
【０１０５】この場合の上記位相遅延時間Δｔ0 として
は、例えばΔｔ0 ＝ｔ／２に設定すれば、正負両方向の
トルクに対して位相差Δｔ検出範囲を均等に確保するこ
とができるが、回転軸部材１０の特性によって適宜設定
すればよい。例えば、回転軸部材１０の特性として、正
のトルクは大きなトルクが作用するが負のトルクはあま
り大きくならないようなものである場合には、位相遅延
時間Δｔ0 は、ｔ／２よりやや小さく設定すればよい。In this case, if the phase delay time Δt 0 is set to, for example, Δt 0 = t / 2, the detection range of the phase difference Δt can be secured uniformly for both positive and negative torques. What is necessary is just to set suitably according to the characteristic of the shaft member 10. For example, as a characteristic of the rotating shaft member 10, when the positive torque is such that a large torque acts but the negative torque does not increase so much, the phase delay time Δt 0 is set to be slightly smaller than t / 2. do it.
【０１０６】次に本発明の第５実施例について説明す
る。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
【０１０７】図２０は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a torque detecting device according to the present embodiment.
【０１０８】本実施例では、図１５に示した本発明の第
４実施例の構成に加えて、回転軸部材１０に作用する負
荷（トルク）の方向を判別するための符号判別回路（負
荷方向判別手段）５６を備えていることを特徴とするも
のである。In this embodiment, in addition to the configuration of the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 15, a sign discriminating circuit (load direction) for discriminating the direction of the load (torque) acting on the rotary shaft member 10 is provided. (Determination means) 56.
【０１０９】符号判別回路５６には、第１〜第３磁気ヘ
ッド１４ａ〜１４ｃを介してそれぞれ再生された位置信
号Ｓa1〜Ｓc1を波形整形回路２２で波形整形した矩形波
信号Ｓa2〜Ｓc2が供給される。符号判別回路５６の出力
は符号判別フラグＦとしてトルク演算回路２８に供給さ
れる。The sign discriminating circuit 56 is supplied with rectangular wave signals Sa2 to Sc2 obtained by shaping the position signals Sa1 to Sc1 reproduced by the waveform shaping circuit 22 through the first to third magnetic heads 14a to 14c, respectively. You. The output of the sign judgment circuit 56 is supplied to the torque calculation circuit 28 as a sign judgment flag F.
【０１１０】符号判別回路５６の一例構成を図２１に示
す。また符号判別回路５６の動作説明に供するタイミン
グチャートを図２２〜図２４に示す。この符号判別回路
５６は、３個のフリップフロップ８２，８４，８６と、
クロック発振器８８と、２個のＡＮＤ回路９０，９２
と、４個のＮＯＴ回路９４，９６，９８，１００と、ア
ップダウンカウンタ１０２とを備えている。FIG. 21 shows an example of the configuration of the code discriminating circuit 56. 22 to 24 are timing charts for explaining the operation of the code discriminating circuit 56. The code discriminating circuit 56 includes three flip-flops 82, 84, 86,
A clock oscillator 88 and two AND circuits 90 and 92
And four NOT circuits 94, 96, 98, 100 and an up-down counter 102.
【０１１１】遅延回路５４では、第２磁気ヘッド１４ｂ
に印加する位置信号ＳW の位相遅延時間（初期位相差）
Δｔ0 を、第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃか
ら再生される位置信号間の時間差ｔの１／２に設定して
いる。したがって、回転軸部材１０に負荷が作用してい
ない場合には、再生位置信号Ｓa1〜Ｓc1およびこれらか
ら派生される矩形波信号Ｓa2〜Ｓc2は図２２に示すよう
な関係を有し、位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差をΔ
ｔ12、位置信号Ｓb1，Ｓc1間の位相差をΔｔ23とすれ
ば、Δｔ12＝Δｔ23＝Δｔ0 ＝ｔ／２となる。In the delay circuit 54, the second magnetic head 14b
Phase delay time of the position signal S W is applied to the (initial phase difference)
Δt 0 is set to の of the time difference t between the position signals reproduced from the first and third magnetic heads 14a and 14c. Therefore, when no load is applied to the rotating shaft member 10, the reproduction position signals Sa1 to Sc1 and the rectangular wave signals Sa2 to Sc2 derived therefrom have a relationship as shown in FIG. , The phase difference between Sb1 and Δ
At t 12 , if the phase difference between the position signals Sb 1 and Sc 1 is Δt 23 , then Δt 12 = Δt 23 = Δt 0 = t / 2.
【０１１２】図２１のフリップフロップ８２のセット端
子には、矩形波信号Ｓa2がＮＯＴ回路９４を介して印加
され、フリップフロップ８２のリセット端子およびフリ
ップフロップ８４のセット端子には、矩形波信号Ｓb2が
ＮＯＴ回路９６を介して印加される。また、フリップフ
ロップ８４のリセット端子には、矩形波信号Ｓc2がＮＯ
Ｔ回路９８を介して印加されるようになっている。The rectangular wave signal Sa2 is applied to the set terminal of the flip-flop 82 in FIG. It is applied via a NOT circuit 96. In addition, a square wave signal Sc2 is set to NO at the reset terminal of the flip-flop 84.
It is applied via a T-circuit 98.
【０１１３】フリップフロップ８２の出力は、クロック
発振器８８の出力とともにＡＮＤ回路９０に供給され、
アンド回路９０の出力はカウンタ１０２のアップカウン
ト端子に供給される。また、フリップフロップ８４の出
力は、クロック発振器８８の出力とともにＡＮＤ回路９
２に供給され、アンド回路９２の出力はカウンタ１０２
のダウンカウント端子に供給される。The output of the flip-flop 82 is supplied to the AND circuit 90 together with the output of the clock oscillator 88.
The output of the AND circuit 90 is supplied to an up-count terminal of the counter 102. The output of the flip-flop 84 is output together with the output of the clock oscillator 88 to the AND circuit 9.
2 and the output of the AND circuit 92 is
Is supplied to the down-count terminal.
【０１１４】さらに、矩形波信号Ｓa2がＮＯＴ回路１０
０を介してカウンタ１０２のリセット端子およびフリッ
プフロップ８６のリセット端子に供給され、カウンタ１
０２のBorrow信号出力がフリップフロップ８６のセット
端子に供給される。Further, the square wave signal Sa2 is output from the NOT circuit 10
0 to the reset terminal of the counter 102 and the reset terminal of the flip-flop 86,
02 is supplied to the set terminal of the flip-flop 86.
【０１１５】矩形波信号Ｓa2が符号判別回路５６に入力
されると、カウンタ１０２およびフリップフロップ８６
がリセットされ、かつ直ちにカウンタ１０２がアップカ
ウントを開始する。そして続いて矩形波信号Ｓb2が入力
されると、カウンタ１０２のカウント動作は、アップカ
ウントからダウントカウントに切替わり、次に矩形波信
号Ｓc2が入力されると、ダウントカウント動作が終了す
る。When the rectangular wave signal Sa2 is input to the code discriminating circuit 56, the counter 102 and the flip-flop 86
Is reset, and the counter 102 immediately starts counting up. Then, when the rectangular wave signal Sb2 is subsequently input, the counting operation of the counter 102 is switched from up-counting to down-counting, and when the rectangular wave signal Sc2 is next input, the down-counting operation ends.
【０１１６】したがって、回転軸部材１０に負荷が作用
しない場合には、Δｔ12＝Δｔ23＝Δｔ0 となり、図２
２に示すように、カウンタ１０２からBorrow信号が出力
されず、フリップフロップ８６はリセットされたままと
なり、符号判別フラグＦは「０」を保つ。Therefore, when no load acts on the rotary shaft member 10, Δt 12 = Δt 23 = Δt 0 , and FIG.
As shown in FIG. 2, the Borrow signal is not output from the counter 102, the flip-flop 86 remains reset, and the sign determination flag F maintains “0”.
【０１１７】次に、回転軸部材１０に負のトルクが作用
している場合には、図２３に示すようにΔｔ12＜Δｔ0
＜Δｔ23となるから、カウンタ値が負となりBorrow信号
が発生してフリップフロップ８６がセットされ、符号判
別フラグＦは「１」となる。このように符号判別フラグ
Ｆが「１」となったことにより、回転軸部材１０に作用
するトルクの方向を負と判別することができる。Next, when a negative torque is acting on the rotating shaft member 10, as shown in FIG. 23, Δt 12 <Δt 0
Since <Δt 23 , the counter value becomes negative, a Borrow signal is generated, the flip-flop 86 is set, and the sign determination flag F becomes “1”. Since the sign determination flag F becomes “1”, the direction of the torque acting on the rotating shaft member 10 can be determined to be negative.
【０１１８】一方、回転軸部材１０に正のトルクが作用
している場合には、図２４に示すように、Δｔ12＞Δｔ
0 ＞Δｔ23となるから、カウンタ値は正となり、Borrow
信号は発生しない。したがって、フリップフロップ８６
はリセットされたままとなり、符号判別フラグＦは
「０」であるから、回転軸部材１０に正のトルクが作用
していることが判別できる。On the other hand, when a positive torque is acting on the rotating shaft member 10, as shown in FIG. 24, Δt 12 > Δt
Since 0 > Δt 23 , the counter value becomes positive and Borrow
No signal is generated. Therefore, flip-flop 86
Remains reset, and the sign determination flag F is “0”, so that it can be determined that a positive torque is acting on the rotating shaft member 10.
【０１１９】トルク演算回路２８では、位相差Δｔ（Δ
ｔはΔｔ12とΔｔ0 との差の絶対値）時間差ｔおよび第
１，第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃのなす角度θ0 と、
符号判別回路５６からの符号判別フラグＦ（符号判別フ
ラグＦが「１」であればＫ＝−１、「０」であればＫ＝
１）により、前述の式（５）から回転軸部材１０の捩れ
角θを求め、さらにこの捩れ角θに基づいて、回転軸部
材１０に加わるトルクＴを前述の式（３）から算出して
いる。In the torque calculation circuit 28, the phase difference Δt (Δ
t is the absolute value of the difference between Δt 12 and Δt 0 ) the time difference t and the angle θ 0 formed by the first and third magnetic heads 14a and 14c;
The code discrimination flag F from the code discrimination circuit 56 (K = −1 if the code discrimination flag F is “1”, K =
1), the torsion angle θ of the rotating shaft member 10 is obtained from the above-described formula (5), and the torque T applied to the rotating shaft member 10 is calculated from the above-described formula (3) based on the torsion angle θ. I have.
【０１２０】以上説明したように、本実施例のトルク検
出装置によれば、回転軸部材１０に加わる負荷の方向の
判別をも含めた正確なトルクの検出が可能になる。As described above, according to the torque detection device of the present embodiment, accurate detection of the torque including determination of the direction of the load applied to the rotating shaft member 10 becomes possible.
【０１２１】なお、本実施例においては、初期位相差Δ
ｔ0 ＝ｔ／２の場合で説明したが、必ずしもΔｔ0 ＝ｔ
／２とする必要はなく、設定した初期位相差Δｔ0 に応
じて符号判別回路５６のカウンタ１０２の初期値を決定
すればよい。本実施例ではその初期値をゼロとしてい
る。In this embodiment, the initial phase difference Δ
The case where t 0 = t / 2 has been described, but Δt 0 = t
It is not necessary to set the initial value of the counter 102 of the code discrimination circuit 56 in accordance with the set initial phase difference Δt 0 . In this embodiment, the initial value is set to zero.
【０１２２】さらに本発明の第６実施例について説明す
る。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
【０１２３】図２５は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing a torque detecting device according to the present embodiment.
【０１２４】前述した第１実施例において、トルク演算
回路２８によるトルク算出に誤差が生じないようにする
ためには、位相差検出回路２４で検出する位相差Δｔ
と、時間差検出回路２６で検出する時間差ｔとを１対１
に対応させる必要がある。その結果、回転軸部材１０に
対して、上記第１〜第３磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃの取
付位置関係によって定まる特定の方向に負荷が作用した
場合にしかトルクを検出することができないという問題
が生じる。In the first embodiment described above, in order to prevent an error from occurring in the calculation of torque by the torque calculation circuit 28, the phase difference Δt detected by the phase difference detection circuit 24 is used.
And the time difference t detected by the time difference detection circuit 26 is one-to-one.
It is necessary to correspond to. As a result, there arises a problem that torque can be detected only when a load acts on the rotating shaft member 10 in a specific direction determined by the mounting positional relationship of the first to third magnetic heads 14a to 14c. .
【０１２５】本実施例は、このような点に鑑み、図１に
示した第１実施例の構成に加えて、カウンタ制御回路３
０を設けたものである。このカウンタ制御回路３０に
は、第１〜第３磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃからそれぞれ
再生される位置信号Ｓa1〜Ｓc1を波形整形回路２２で波
形整形して得られる矩形波信号Ｓa2〜Ｓc2が入力され
る。カウンタ制御回路３０は、上記位置信号Ｓa1〜Ｓc1
のうちの最初に検出された位置信号と最後に検出された
位置信号とに同期して、位相差検出回路２４および時間
差検出回路２６のカウンタの制御を行なうように構成さ
れている。In the present embodiment, in view of such a point, in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
0 is provided. The counter control circuit 30 receives rectangular wave signals Sa2 to Sc2 obtained by waveform-shaping the position signals Sa1 to Sc1 reproduced from the first to third magnetic heads 14a to 14c, respectively, by the waveform shaping circuit 22. . The counter control circuit 30 calculates the position signals Sa1 to Sc1.
The counters of the phase difference detection circuit 24 and the time difference detection circuit 26 are controlled in synchronization with the position signal detected first and the position signal detected last.
【０１２６】次に、本実施例におけるトルク検出動作に
ついて説明する。Next, the torque detecting operation in this embodiment will be described.
【０１２７】図２５に示す矢印方向、すなわち、第１磁
気ヘッド１４ａから第３磁気ヘッド１４ｃの方向に回転
軸部材１０が回転しているとする。It is assumed that the rotating shaft member 10 is rotating in the direction of the arrow shown in FIG. 25, that is, in the direction from the first magnetic head 14a to the third magnetic head 14c.
【０１２８】この場合、図２６に示すように、回転軸部
材１０に負荷が加わっていない状態で、第３磁気ヘッド
１４ｃで検出する位置信号Ｓc1に同期してカウンタ制御
回路３０はリセット信号を時間差検出回路２６および位
相差検出回路２４に出力する。この処理により、図２６
に示すようにタイミングずれによるエラーが生じていて
も、リセット信号によりそれを除去し、正常なタイミン
グにする。In this case, as shown in FIG. 26, in a state where no load is applied to the rotary shaft member 10, the counter control circuit 30 outputs a reset signal in synchronization with the position signal Sc1 detected by the third magnetic head 14c. Output to the detection circuit 26 and the phase difference detection circuit 24. By this processing, FIG.
As shown in (2), even if an error occurs due to a timing deviation, the error is removed by the reset signal, and normal timing is set.
【０１２９】次に、図２５に示す矢印方向と同方向に回
転軸部材１０に捩れが生じるように、回転軸部材１０に
負荷がかかると（負のトルク）、第１および第２磁気ヘ
ッド１４ａ，１４ｂを介して再生される位置信号Ｓa1，
Ｓb1には、図２７に検出信号Ｓ３として示されているよ
うに、位相差Δｔが生じる。一方、第１および第３磁気
ヘッド１４ａ，１４ｃによって第１磁気ヘッド１４ａを
介して記録された位置信号を読み出す際には、両磁気ヘ
ッド１４ａ，１４ｃの配置角度と再生時の回転軸部材１
０の回転速度に基づき、それぞれの再生信号Ｓa1，Ｓc1
には、図２７に検出信号Ｓ４として示されているよう
に、時間差ｔが生じる。Next, when a load is applied to the rotating shaft member 10 (negative torque) such that the rotating shaft member 10 is twisted in the same direction as the arrow direction shown in FIG. 25, the first and second magnetic heads 14a , 14b reproduced through the position signals Sa1,
Sb1 has a phase difference Δt as shown as the detection signal S3 in FIG. On the other hand, when reading the position signal recorded via the first magnetic head 14a by the first and third magnetic heads 14a and 14c, the arrangement angle of the two magnetic heads 14a and 14c and the rotating shaft member 1 during reproduction are read.
Based on the rotation speed of 0, each of the reproduced signals Sa1, Sc1
Has a time difference t as shown in FIG. 27 as the detection signal S4.
【０１３０】第１，第２および第３磁気ヘッド１４ａ，
１４ｂおよび１４ｃを介して再生された各再生信号Ｓa
1，Ｓb1，Ｓc1は、増幅器１８で増幅され、フィルタ回
路２０介して、波形整形回路２２に入力され、波形整形
を受けて矩形波信号Ｓa2，Ｓb2，Ｓc3とされる第１およ
び第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して再生された位
置信号Ｓa1，Ｓb1の処理信号である矩形波信号Ｓa2，Ｓ
b2は位相差検出回路２４に入力され、第１および第３磁
気ヘッド１４ａ，１４ｃを介して再生された位置信号Ｓ
a1，Ｓc1の処理信号である矩形波信号Ｓa2，Ｓc2は時間
差検出回路２６に入力される。また、矩形波信号Ｓa2〜
Ｓc2はカウンタ制御回路３０に入力される。カウンタ制
御回路３０では、位置信号Ｓa1〜Ｓc1のうちの、最初に
検出される位置信号と最後に検出される位置信号から、
図２７に示されているように、カウンタ制御信号Ｓ５を
作り出し、位相差検出回路２４および時間差検出回路２
６にそれぞれ出力する。The first, second and third magnetic heads 14a,
Each reproduced signal Sa reproduced through 14b and 14c
The first and second magnetic heads 1, Sb 1 and Sc 1 are amplified by the amplifier 18, input to the waveform shaping circuit 22 via the filter circuit 20, and subjected to waveform shaping to become rectangular wave signals Sa 2, Sb 2 and Sc 3. Square wave signals Sa2 and S, which are processing signals of the position signals Sa1 and Sb1 reproduced through 14a and 14b, respectively.
b2 is input to the phase difference detection circuit 24, and the position signal S reproduced through the first and third magnetic heads 14a and 14c.
Rectangular wave signals Sa2 and Sc2, which are processing signals of a1 and Sc1, are input to the time difference detection circuit 26. Also, the square wave signals Sa2 to
Sc2 is input to the counter control circuit 30. In the counter control circuit 30, from the position signals detected first and last among the position signals Sa1 to Sc1,
As shown in FIG. 27, the counter control signal S5 is generated, and the phase difference detection circuit 24 and the time difference detection circuit 2
6 respectively.
【０１３１】位相差検出回路２４では、カウンタ制御信
号Ｓ５に同期して動作するカウンタにより位置信号Ｓa
1，Ｓb1間の位相差Δｔ（図２７の検出信号Ｓ３）を検
出し、これをトルク演算回路２８に与える。また、時間
差検出回路２６でも、同様に、カウンタ制御信号Ｓ５に
同期して動作するカウンタにより位置信号Ｓa1とＳc1と
の時間差ｔ（図２７の検出信号Ｓ４）を検出し、これを
トルク演算回路２８に与える。In the phase difference detecting circuit 24, the position signal Sa is obtained by a counter operating in synchronization with the counter control signal S5.
The phase difference Δt (detection signal S3 in FIG. 27) between S1 and Sb1 is detected, and this is supplied to the torque calculation circuit 28. Similarly, in the time difference detection circuit 26, a time difference t (the detection signal S4 in FIG. 27) between the position signals Sa1 and Sc1 is detected by a counter that operates in synchronization with the counter control signal S5, and this is used as a torque calculation circuit 28. Give to.
【０１３２】図１の実施例では、図３から明らかなよう
に位相差検出回路２４が位置信号Ｓa1，Ｓc1の再生時間
差ｔに同期して動作するため、図２７に示すように、位
置信号Ｓb1が位置信号Ｓa1よりも先に検出される場合は
位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差Δｔを検出することがで
きないが、本実施例においては、位相差信号Ｓ３がカウ
ンタ制御信号Ｓ５に同期しているため、位置信号Ｓa1，
Ｓc1の再生時間差ｔと位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差Δ
ｔとを常に１対１に対応させて検出することが可能とな
る。In the embodiment of FIG. 1, as apparent from FIG. 3, the phase difference detection circuit 24 operates in synchronization with the reproduction time difference t between the position signals Sa1 and Sc1, so that the position signal Sb1 is output as shown in FIG. Is detected before the position signal Sa1, the phase difference Δt between the position signals Sa1 and Sb1 cannot be detected. However, in this embodiment, the phase difference signal S3 is synchronized with the counter control signal S5. Therefore, the position signals Sa1,
The phase difference Δ between the reproduction time difference t of Sc1 and the position signals Sa1, Sb1
t can always be detected in one-to-one correspondence.
【０１３３】したがって、トルク演算回路２８では、位
相差Δｔ、時間差ｔおよび第１および第３磁気ヘッド１
４ａ，１４ｃのなす角度θ0 とにより式（１）によって
捩れ角θを求め、さらに、この捩れ角θを基に回転軸部
材１０に加わったトルクＴを式（２）により算出でき
る。Therefore, in the torque calculation circuit 28, the phase difference Δt, the time difference t, and the first and third magnetic heads 1
The torsion angle θ is obtained by the equation (1) from the angle θ 0 formed by 4a and 14c, and the torque T applied to the rotary shaft member 10 can be calculated by the equation (2) based on the torsion angle θ.
【０１３４】なお、本実施例の説明において、回転方向
を図２５に示す矢印方向としたが、矢印と逆方向に回転
する場合は、タイミングずれによる検出エラーを防ぐた
めに無負荷時に出力するカウンタ制御回路３０のリセッ
ト信号を第１磁気ヘッド１４ａが検出する位置信号Ｓa1
に同期させれば同様に動作する。また、負荷の作用する
方向を特定して説明したが、本実施例では回転軸部材１
０に作用する負荷の方向にかかわりなく、正確にトルク
を検出することができる。In the description of this embodiment, the rotation direction is the direction of the arrow shown in FIG. 25. However, when the motor rotates in the direction opposite to the arrow, the counter control which is output when there is no load to prevent a detection error due to a timing deviation. A position signal Sa1 for detecting the reset signal of the circuit 30 by the first magnetic head 14a;
Will work in the same way. In addition, the direction in which the load acts is specified and described.
The torque can be detected accurately regardless of the direction of the load acting on zero.
【０１３５】以上詳述したように、本実施例において
は、第１，第２および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，
１４ｃから再生される位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1のうち
の、最初に検出される位置信号と最後に検出される位置
信号とに同期して、位相差検出回路２４および時間差検
出回路２６の検出タイミング制御が行われるようになっ
ているので、回転軸部材１０に作用する負荷の方向にか
かわりなく、検出する位相差Δｔと時間差ｔとを１対１
で対応させることが可能となり、これにより、回転軸部
材１０に作用するトルクを精度よく、検出することが可
能となる。As described in detail above, in this embodiment, the first, second and third magnetic heads 14a, 14b,
Of the position signals Sa1, Sb1, and Sc1 reproduced from the position signal 14c, the detection timings of the phase difference detection circuit 24 and the time difference detection circuit 26 are synchronized with the position signal detected first and the position signal detected last. Since the control is performed, the detected phase difference Δt and the time difference t are one-to-one regardless of the direction of the load acting on the rotating shaft member 10.
Thus, the torque acting on the rotating shaft member 10 can be accurately detected.
【０１３６】このように、本実施例によれば、回転軸部
材１０に作用する負荷の方向にかかわりなく、また、回
転軸部材１０の回転速度あるいは回転変動に影響される
ことなく、回転軸部材１０の捩れ角を誤差なく検出し、
正確にトルクを検出することが可能となる。As described above, according to this embodiment, regardless of the direction of the load acting on the rotating shaft member 10 and without being affected by the rotation speed or rotation fluctuation of the rotating shaft member 10, 10 twist angles are detected without error,
It is possible to accurately detect torque.
【０１３７】最後に本発明の第７実施例について説明す
る。Finally, a seventh embodiment of the present invention will be described.
【０１３８】図２８は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。FIG. 28 is a schematic configuration diagram showing a torque detecting device according to this embodiment.
【０１３９】本実施例は、図２５に示した第６実施例の
構成に加えて、回転軸部材１０に加わる負荷の方向を、
第１，第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂから再生された位
置信号Ｓa1，Ｓb1の検出タイミングに応じて判別できる
符号判別フラグＦを出力する符号判別回路５８を設けた
ことを特徴とするものである。In the present embodiment, in addition to the structure of the sixth embodiment shown in FIG.
A code discriminating circuit 58 for outputting a code discrimination flag F that can be discriminated in accordance with the detection timing of the position signals Sa1 and Sb1 reproduced from the first and second magnetic heads 14a and 14b is provided.
【０１４０】符号判別回路５８には、上記位置信号Ｓa
1，Ｓb1が波形整形回路２２で波形整形されて得られる
矩形波信号Ｓa2，Ｓb2が入力される。符号判別回路５８
から出力された符号判別フラグＦはトルク演算回路２８
に入力される。The sign discrimination circuit 58 has the position signal Sa
Rectangular waveform signals Sa2 and Sb2 obtained by shaping the waveforms of S1 and Sb1 by the waveform shaping circuit 22 are input. Sign determination circuit 58
Is output from the torque calculation circuit 28
Is input to
【０１４１】図２９は符号判別回路５８の構成を示すブ
ロック図で、符号判別フラグＦを出力する１個のフリッ
プフロップ１０４と、このフリップフロップ１０４の２
つの入力端子にそれぞれ接続されたＮＯＴ回路１０６，
１０８とから構成されている。矩形波信号Ｓa2はＮＯＴ
回路１０６を介してフリップフロップ１０４のセット端
子に入力され、矩形波信号Ｓb2はＮＯＴ回路１０８を介
してフリップフロップ１０４のリセット端子に入力され
る。FIG. 29 is a block diagram showing the configuration of the sign discriminating circuit 58. One flip-flop 104 for outputting a sign discriminating flag F and two flip-flops 104 are provided.
NOT circuits 106 connected to the two input terminals, respectively.
108. The square wave signal Sa2 is NOT
The rectangular wave signal Sb2 is input to the reset terminal of the flip-flop 104 via the NOT circuit 108.
【０１４２】次に、符号判別回路５８の動作について、
図３０および図３１のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。Next, the operation of the code discriminating circuit 58 will be described.
This will be described with reference to the timing charts of FIGS.
【０１４３】回転軸部材１０に負のトルクが作用した場
合には、図３０に示すように、位置信号Ｓa1よりも位置
信号Ｓb1が先に検出されるから、矩形波信号Ｓa2よりも
先に矩形波信号Ｓb2が符号判別回路５８に入力される。
したがって、フリップフロップ１０４は矩形波信号Ｓb2
でリセットされた後、矩形波信号Ｓa2でセットされ、符
号判別フラグＦが「１」のレベルでトルク演算回路２８
に出力される。When a negative torque acts on the rotary shaft member 10, as shown in FIG. 30, the position signal Sb1 is detected earlier than the position signal Sa1, so that the rectangular signal is detected before the rectangular wave signal Sa2. The wave signal Sb2 is input to the code discriminating circuit 58.
Therefore, the flip-flop 104 outputs the square wave signal Sb2
Is set by the square wave signal Sa2, and the sign determination flag F is set to the level of "1".
Is output to
【０１４４】一方、回転軸部材１０に正のトルクが作用
した場合には、図３１に示すように、位置信号Ｓb1より
も位置信号Ｓa1が先に検出されるから、フリップフロッ
プ１０４は矩形波信号Ｓa2でセットされた後、直ちに矩
形波信号Ｓb2でリセットされる。したがって、トルク演
算回路２８に出力された符号判別フラグＦは「０」レベ
ルとなる。On the other hand, when a positive torque is applied to the rotary shaft member 10, the position signal Sa1 is detected earlier than the position signal Sb1, as shown in FIG. After being set in Sa2, it is immediately reset by the square wave signal Sb2. Therefore, the sign discrimination flag F output to the torque calculation circuit 28 becomes "0" level.
【０１４５】トルク演算回路２８では、上記符号判別フ
ラグＦをチェックし、フラグＦが「１」であれば係数Ｋ
＝−１、フラグＦが「０」であればＫ＝１にセットし、
位相差Δｔ、時間差ｔおよび第１，第３磁気ヘッド１４
ａ，１４ｃのなす角度θ0により、前述した式（５）か
ら回転軸部材１０の捩れ角θを求め、さらにこの捩れ角
θに基づいて、回転軸部材１０に加わるトルクＴを前述
した式（３）から算出する。The torque calculation circuit 28 checks the sign discrimination flag F. If the flag F is "1", the coefficient K
= -1, if flag F is "0", set K = 1,
Phase difference Δt, time difference t, and first and third magnetic heads 14
The torsion angle θ of the rotating shaft member 10 is obtained from the above-described equation (5) from the angle θ 0 formed by the a and 14c, and the torque T applied to the rotating shaft member 10 is calculated based on the torsion angle θ based on the above-mentioned equation (5). Calculated from 3).
【０１４６】以上説明したように、本実施例のトルク検
出装置によれば、前述した第６実施例と同様に、回転軸
部材１０に加わる負荷の方向の判別を含め、正確にトル
クを検出することが可能になる。As described above, according to the torque detecting device of the present embodiment, similarly to the above-described sixth embodiment, the torque can be accurately detected, including the determination of the direction of the load applied to the rotary shaft member 10. It becomes possible.
【図１】本発明に係るトルク検出装置の第１実施例を示
す概略的構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a torque detection device according to the present invention.
【図２】第１実施例の作用を示す、無負荷状態での位置
信号再生時のタイミングチャートFIG. 2 is a timing chart showing the operation of the first embodiment when a position signal is reproduced in a no-load state.
【図３】第１実施例の作用を示す、負荷状態での位置信
号再生時のタイミングチャートFIG. 3 is a timing chart showing the operation of the first embodiment when reproducing a position signal in a load state.
【図４】第１実施例の磁気ヘッドを単品で示す図FIG. 4 is a diagram showing the magnetic head of the first embodiment as a single item;
【図５】第１実施例の磁気ヘッドの変形例を示す図FIG. 5 is a diagram showing a modification of the magnetic head of the first embodiment.
【図６】上記変形例の作用を示す図FIG. 6 is a diagram showing the operation of the above modification.
【図７】第１実施例の磁気ヘッドの他の変形例を示す図FIG. 7 is a diagram showing another modification of the magnetic head of the first embodiment.
【図８】本発明に係るトルク検出装置の第２実施例を示
す概略的構成図FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the torque detection device according to the present invention.
【図９】第２実施例の作用を示す、基準信号記録および
再生時のタイミングチャートFIG. 9 is a timing chart showing the operation of the second embodiment when recording and reproducing a reference signal.
【図１０】第２実施例の作用を示す、無負荷状態での位
置信号記録および再生時のタイミングチャートFIG. 10 is a timing chart showing the operation of the second embodiment when recording and reproducing a position signal in a no-load state.
【図１１】本発明に係るトルク検出装置の第３実施例で
用いられる回転速度検出装置を示す概略的構成図FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a rotation speed detecting device used in a third embodiment of the torque detecting device according to the present invention.
【図１２】図１１における時間差検出回路の一例構成を
示す回路図FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a time difference detection circuit in FIG. 11;
【図１３】図１１における回転速度演算回路の一例構成
を示す回路図13 is a circuit diagram showing an example configuration of a rotation speed calculation circuit in FIG.
【図１４】図１２および図１３の回路の動作を示すフロ
ーチャートFIG. 14 is a flowchart showing the operation of the circuits of FIGS. 12 and 13;
【図１５】本発明に係るトルク検出装置の第４実施例を
示す概略的構成図FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the torque detection device according to the present invention.
【図１６】第４実施例を提案するに至った理由を説明す
るための位置信号再生時のタイミングチャートFIG. 16 is a timing chart at the time of position signal reproduction for explaining the reason why the fourth embodiment has been proposed;
【図１７】第４実施例を提案するに至った理由を説明す
るための位置信号再生時のタイミングチャートFIG. 17 is a timing chart at the time of position signal reproduction for explaining the reason why the fourth embodiment has been proposed;
【図１８】第４実施例の作用を説明するための位置信号
再生時のタイミングチャートFIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the fourth embodiment when reproducing a position signal.
【図１９】第４実施例の作用を説明するための位置信号
再生時のタイミングチャートFIG. 19 is a timing chart for explaining the operation of the fourth embodiment when reproducing a position signal.
【図２０】本発明に係るトルク検出装置の第５実施例を
示す概略的構成図FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of the torque detection device according to the present invention.
【図２１】図２０の符号判別回路の一例構成を示す回路
図FIG. 21 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a code discriminating circuit shown in FIG. 20;
【図２２】回転軸部材に負荷が作用していない状態にお
ける図２０の符号判別回路の動作を示すタイミングチャ
ートFIG. 22 is a timing chart showing the operation of the code discriminating circuit of FIG. 20 in a state where no load is acting on the rotating shaft member.
【図２３】回転軸部材に負のトルクが作用している状態
における図２１の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート23 is a timing chart showing the operation of the code discriminating circuit in FIG. 21 in a state where a negative torque is acting on the rotating shaft member.
【図２４】回転軸部材に正のトルクが作用している状態
における図２１の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート24 is a timing chart showing the operation of the code discriminating circuit in FIG. 21 in a state where a positive torque is acting on the rotating shaft member.
【図２５】本発明に係るトルク検出装置の第６実施例を
示す概略的構成図FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing a sixth embodiment of the torque detection device according to the present invention.
【図２６】図２５のカウンタ制御回路におけるタイミン
グエラーの除去制御動作を示すタイミングチャート26 is a timing chart showing a control operation of removing a timing error in the counter control circuit of FIG. 25;
【図２７】第６実施例の負荷状態での作用を示すタイミ
ングチャートFIG. 27 is a timing chart showing the operation of the sixth embodiment in a load state.
【図２８】本発明に係るトルク検出装置の第７実施例を
示す概略的構成図FIG. 28 is a schematic configuration diagram showing a seventh embodiment of the torque detection device according to the present invention.
【図２９】図２８における符号判別回路の一例構成を示
す回路図FIG. 29 is a circuit diagram showing an example configuration of a code discriminating circuit in FIG. 28;
【図３０】回転軸部材に負のトルクが作用している状態
における図２９の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート30 is a timing chart showing the operation of the code discriminating circuit of FIG. 29 in a state where a negative torque is acting on the rotating shaft member.
【図３１】回転軸部材に正のトルクが作用している状態
における図２９の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート31 is a timing chart showing the operation of the code discriminating circuit of FIG. 29 in a state where a positive torque is acting on the rotating shaft member.
１０ 回転軸部材 １２ａ，１２ｂ 磁気記録層 １４ａ 第１磁気ヘッド １４ｂ 第２磁気ヘッド １４ｃ 第３磁気ヘッド １６ 記録回路（記録手段）、（特性変更手段） １８ 増幅器（再生手段） ２０ フィルタ回路（再生手段） ２２ 波形整形回路（再生手段） ２４ 位相差検出回路（位相差検出手段） ２６ 時間差検出回路（時間差検出手段） ２８ トルク演算回路（捩れ角算出手段、トルク算出
手段） ３０ カウンタ制御回路（検出タイミング制御手段） ４０、４０′ マルチギャップ磁気ヘッド ５２ 回転速度検出回路（回転速度検出手段） ５４ 遅延回路（記録信号遅延手段） ５６，５８ 符号判別回路（負荷方向判別手段） ６４ 回転速度検出装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating shaft member 12a, 12b Magnetic recording layer 14a First magnetic head 14b Second magnetic head 14c Third magnetic head 16 Recording circuit (recording means), (characteristic changing means) 18 Amplifier (reproducing means) 20 Filter circuit (reproducing means) 22) waveform shaping circuit (reproduction means) 24 phase difference detection circuit (phase difference detection means) 26 time difference detection circuit (time difference detection means) 28 torque calculation circuit (twist angle calculation means, torque calculation means) 30 counter control circuit (detection timing) Control means) 40, 40 'multi-gap magnetic head 52 rotation speed detection circuit (rotation speed detection means) 54 delay circuit (recording signal delay means) 56, 58 sign discrimination circuit (load direction discrimination means) 64 rotation speed detection device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−194631（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31727（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110029（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−150644（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-194631 (JP, A) JP-A-4-31727 (JP, A) JP-A-3-113332 (JP, A) JP-A-56- 110029 (JP, A) Shokai Sho 62-150644 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01L 3/10
Claims (21)
トルク検出装置であって、 前記回転軸部材の周面部に形成された磁気記録層と、 この磁気記録層と対向するように前記回転軸部材の周面
に近接して該回転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて
配置された第１および第２磁気ヘッドと、 前記磁気記録層と対向するように前記回転軸部材の周面
に近接して前記第１磁気ヘッドに対して前記回転軸部材
の周方向に所定角度θ０をおいて配置された第３磁気ヘ
ッドと、 前記第１および第２磁気ヘッドを介して前記磁気記録層
に位置信号を記録する記録手段と、 前記各磁気ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段
と、 この再生手段により再生された前記第１および第２磁気
ヘッドからの位置信号相互間の位相差Δｔを検出する位
相差検出手段と、 前記再生手段により再生された前記第１および第３磁気
ヘッドからの位置信号相互間の時間差ｔを検出する時間
差検出手段と、 前記所定角度θ０、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づい
て、前記回転軸部材の捩れ角θを算出する捩れ角算出手
段と、 この捩れ角θに基づいて、前記回転軸部材に作用するト
ルクＴを算出するトルク算出手段と、を備えてなること
を特徴とするトルク検出装置。1. A torque detecting device for detecting a torque acting on a rotating shaft member, comprising: a magnetic recording layer formed on a peripheral surface of the rotating shaft member; and a rotating shaft that faces the magnetic recording layer. First and second magnetic heads arranged in the axial direction of the rotating shaft member at a predetermined distance in proximity to the circumferential surface of the member; and on the circumferential surface of the rotating shaft member so as to face the magnetic recording layer. a third magnetic head disposed at a predetermined angle theta 0 in the circumferential direction of the rotary shaft member relative to said first magnetic head in proximity to the magnetic recording layer through the first and second magnetic heads Recording means for recording a position signal on the recording medium; reproducing means for reproducing the position signal via the magnetic heads; and a phase difference between the position signals from the first and second magnetic heads reproduced by the reproducing means. Phase difference detection method for detecting Δt When the time difference detecting means for detecting the time difference t between the position signals cross from the reproduced first and third magnetic head by the reproducing means, wherein the predetermined angle theta 0, based on the phase difference Δt and the time difference t, A torsion angle calculating means for calculating a torsion angle θ of the rotary shaft member; and a torque calculating means for calculating a torque T acting on the rotary shaft member based on the torsion angle θ. Torque detector.
面上に磁性材料を付着させることにより形成されてなる
ことを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。2. The torque detecting device according to claim 1, wherein the magnetic recording layer is formed by depositing a magnetic material on a peripheral surface of the rotating shaft member.
性材料で構成することにより形成されてなることを特徴
とする請求項１記載のトルク検出装置。3. The torque detecting device according to claim 1, wherein the magnetic recording layer is formed by forming the rotating shaft member from a magnetic material.
のギャップを有するマルチギャップ磁気ヘッドによって
一体的に構成されてなることを特徴とする請求項１、２
または３記載のトルク検出装置。4. The magnetic head according to claim 1, wherein said first and third magnetic heads are integrally formed by a multi-gap magnetic head having two gaps.
Or the torque detector according to 3.
転速度検出手段と、この回転速度に応じて、前記磁気記
録層に記録される位置信号の特性を変える特性変更手段
と、を備えてなることを特徴とする請求項１、２、３ま
たは４記載のトルク検出装置。5. A rotating speed detecting means for detecting a rotating speed of the rotating shaft member, and a characteristic changing means for changing a characteristic of a position signal recorded on the magnetic recording layer according to the rotating speed. The torque detecting device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein:
置信号の特性が、該位置信号の出力間隔であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。6. The torque detecting device according to claim 5, wherein the characteristic of the position signal changed by the characteristic changing means is an output interval of the position signal.
置信号の特性が、該位置信号のパルス幅であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。7. The torque detecting device according to claim 5, wherein the characteristic of the position signal changed by the characteristic changing means is a pulse width of the position signal.
置信号の特性が、該位置信号の信号強度であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。8. The torque detecting device according to claim 5, wherein the characteristic of the position signal changed by the characteristic changing unit is a signal strength of the position signal.
材の周面部に形成された磁気記録層に磁気ヘッドを介し
て位置信号を記録するとともに磁気ヘッドを介してこの
位置信号を再生し、この再生された位置信号に基づいて
回転速度検出を行うように構成されてなることを特徴と
する請求項５、６、７または８記載のトルク検出装置。9. The rotation speed detecting means records a position signal via a magnetic head on a magnetic recording layer formed on a peripheral surface of the rotating shaft member, and reproduces the position signal via the magnetic head. 9. The torque detecting device according to claim 5, wherein the rotational speed is detected based on the reproduced position signal.
部材の周方向に所定角度をおいて配置された１対の磁気
ヘッドを介してそれそれ再生される位置信号の時間差
と、前記１対の磁気ヘッドのなす前記所定角度とに基づ
いて前記回転軸部材の回転速度を演算する速度演算手段
を備えてなることを特徴とする請求項９記載のトルク検
出装置。10. A time difference between position signals reproduced by a pair of magnetic heads disposed at a predetermined angle in a circumferential direction of the rotating shaft member, wherein the rotational speed detecting means includes: 10. The torque detecting device according to claim 9, further comprising speed calculating means for calculating a rotation speed of the rotating shaft member based on the predetermined angle formed by the magnetic head.
１および第３磁気ヘッドが兼用されてなることを特徴と
する請求項１０記載のトルク検出装置。11. The torque detecting device according to claim 10, wherein the first and third magnetic heads are used as the pair of magnetic heads.
記録層が形成され、前記１対の磁気ヘッドが、前記新た
な磁気記録層に対向して、前記回転軸部材の周方向に所
定角度をおいて配置され第４および第５磁気ヘッドより
なることを特徴とする請求項１０記載のトルク検出装
置。12. A new magnetic recording layer is formed on a peripheral surface portion of the rotating shaft member, and the pair of magnetic heads face a predetermined direction in a circumferential direction of the rotating shaft member facing the new magnetic recording layer. 11. The torque detecting device according to claim 10, comprising fourth and fifth magnetic heads arranged at an angle.
気記録層に記録される位置信号を所定時間遅延させて、
前記第１および第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号にあらかじめ所定の初期位相差をもたせる
記録信号遅延手段を備えてなることを特徴とする請求項
５記載のトルク検出装置。13. A position signal recorded on said magnetic recording layer via said second magnetic head is delayed by a predetermined time,
6. The torque detecting device according to claim 5, further comprising: a recording signal delay unit for giving a predetermined initial phase difference to a position signal reproduced via the first and second magnetic heads in advance.
を判別する負荷方向判別手段を備えてなることを特徴と
する請求項１３記載のトルク検出装置。14. The torque detecting device according to claim 13, further comprising a load direction determining means for determining a direction of a load acting on the rotating shaft member.
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号間の位相差と前記初期位相差との比較に基づいて、前
記回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するように構
成されてなることを特徴とする請求項１４記載のトルク
検出装置。15. The rotating shaft member according to claim 1, wherein the load direction determining means is configured to compare a phase difference between position signals reproduced via the first and second magnetic heads with the initial phase difference. 15. The torque detecting device according to claim 14, wherein the torque detecting device is configured to determine a direction of a load acting.
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号の検出時間差と、前記第２および第３磁気ヘッドを介
してそれぞれ再生される位置信号の検出時間差との比較
に基づいて、前記回転軸部材に作用する負荷の方向を判
別するように構成されてなることを特徴とする請求項１
４記載のトルク検出装置。16. The load direction discriminating means detects a time difference between detection of position signals reproduced through the first and second magnetic heads, and a position reproduced by the second and third magnetic heads, respectively. 2. The apparatus according to claim 1, wherein a direction of the load acting on the rotary shaft member is determined based on a comparison with a signal detection time difference.
5. The torque detecting device according to 4.
を介してそれぞれ再生される前記位置信号のうちの、最
初に検出される位置信号と最後に検出される位置信号と
に同期して、前記位相差検出手段および前記時間差検出
手段に対する検出タイミング制御を行なう検出タイミン
グ制御手段を備えてなることを特徴とする請求項１、
２、３または４記載のトルク検出装置。17. A position signal detected first and a position signal detected last among the position signals reproduced via the first, second, and third magnetic heads, respectively. And a detection timing control means for performing detection timing control on the phase difference detection means and the time difference detection means.
5. The torque detecting device according to 2, 3, or 4.
位相差検出手段および前記時間差検出手段がそれぞれ備
えているカウンタを制御するカウンタ制御手段よりなる
ことを特徴とする請求項１７記載のトルク検出装置。18. The torque detection device according to claim 17, wherein said detection timing control means comprises counter control means for controlling counters provided in each of said phase difference detection means and said time difference detection means.
を判別する負荷方向判別手段を備えてなることを特徴と
する請求項１７または１８記載のトルク検出装置。19. The torque detecting device according to claim 17, further comprising a load direction determining means for determining a direction of a load acting on the rotating shaft member.
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号の検出タイミングに応じて、前記回転軸部材に作用す
る負荷の方向を判別するフラグを出力する手段よりなる
ことを特徴とする請求項１９記載のトルク検出装置。20. A flag for judging a direction of a load acting on the rotating shaft member according to a detection timing of a position signal reproduced via the first and second magnetic heads. 20. The torque detecting device according to claim 19, further comprising means for outputting a torque.
るトルク検出装置であって、A torque detecting device, 前記回転軸部材の周囲部に形成され、かつ、該回転軸部The rotary shaft member is formed around the rotary shaft member, and
材の軸線方向に所定間A predetermined distance in the axial direction of the material 隔をおいた第１および第２の位置First and second spaced apart positions
において、所定の周期で位相が変化する位置信号を該回, A position signal whose phase changes in a predetermined cycle is
転軸部材の周方向に沿ってそれぞれ記録された磁気記録Magnetic recording recorded along the circumference of the shaft member
層と、Layers and この磁気記録層と対向するように前記回転軸部材の周囲Around the rotating shaft member so as to face the magnetic recording layer
に近接して該回転軸部材の軸線方向に前記所定間隔をおThe predetermined distance is set in the axial direction of
いて配置され、前記位置信号を再生する第１および第２First and second for reproducing the position signal
磁気信号再生装置と、A magnetic signal reproducing device; 前記磁気記録層と対向するように前記回転軸部材の周囲Around the rotating shaft member so as to face the magnetic recording layer
に近接して前記第１磁気信号再生装置に対して前記回転The rotation relative to the first magnetic signal reproducing device in the vicinity of
軸部材の周方向に所定角度θA predetermined angle θ in the circumferential direction of the shaft member ０0 をおいて配置された第３The third placed in
磁気信号再生装置と、A magnetic signal reproducing device; 前記磁気信号再生装置を介して前記位置信号を再生するReproducing the position signal via the magnetic signal reproducing device
再生手段と、Reproduction means, この再生手段により再生された前記第１および第２磁気The first and second magnets reproduced by the reproducing means.
信号再生装置からの位置信号相互間の位相差Δｔを検出Detects phase difference Δt between position signals from signal reproduction device
する位相差検出手段と、Phase difference detecting means, 前記再生手段により再生された前記第１および第３磁気The first and third magnets reproduced by the reproducing means
信号再生装置からの位置信号相互間の時間差ｔを検出すThe time difference t between the position signals from the signal reproducing device is detected.
る時間差検出手段と、Time difference detecting means, 前記所定角度θThe predetermined angle θ ０0 、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づい, Based on the phase difference Δt and the time difference t
て、前記回転軸部材の捩れ角θを算出する捩れ角算出手To calculate a torsion angle θ of the rotary shaft member.
段と、Steps and この捩れ角θに基づいて、前記回転軸部材に作用するトBased on this torsion angle θ, the toe acting on the rotary shaft member
ルクＴを算出するトルク算出手段と、を備えてなることTorque calculating means for calculating torque T
を特徴とするトルク検出装置。A torque detecting device characterized by the above-mentioned.
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