JPS60173433A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPS60173433A JPS60173433A JP3174584A JP3174584A JPS60173433A JP S60173433 A JPS60173433 A JP S60173433A JP 3174584 A JP3174584 A JP 3174584A JP 3174584 A JP3174584 A JP 3174584A JP S60173433 A JPS60173433 A JP S60173433A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は例えば回転軸などの受動軸の軸］・ルクな非
接触で測定するトルク検出装置に関するものである。
接触で測定するトルク検出装置に関するものである。
従来、受動軸例えば回転軸の軸トルクを測定する方法と
しては、ストレンゲージを回転軸に貼り付けて、トルク
による軸のねじれに起因するストレンゲージの抵抗値変
化によりトルクを検出する方法、既知のヤング率を有す
る中間軸を１駆動側と負荷側との間に挿入して、その中
間軸のねじれを位相差として検出する方法、さらに外力
つまルトルクにより磁性材軸即ち回転軸の透磁率が変化
するいわゆる磁歪効果を利用する方法等がある。ストレ
ンゲージを回転軸に貼り付ける方法は、ストレンゲージ
の貼υ付けの良否如（’＝Ｊによシ稍度力玉左右される
という不都合があるうえ、 ）Ｊｌｌえて出力信号の取
り１］ルにスリップリング、テレメータ等を取りゃ■け
る必要があり、装置が大きくなる。さらに加えて、高速
回転、長時間運転になると、７１ノツプリングの電気抵
抗値が変化してノイズが発生しやすいなどの欠点がある
。中間軸のねじれによる位相差を検出する方法は、電気
回路が複雑となるため同価でおり、また回転軸の高速回
転時と低速回転時の検出が両立しがたいという不＠Ｓ合
を持つ。磁性材軸を用いて磁歪効果を利用する方法は。
しては、ストレンゲージを回転軸に貼り付けて、トルク
による軸のねじれに起因するストレンゲージの抵抗値変
化によりトルクを検出する方法、既知のヤング率を有す
る中間軸を１駆動側と負荷側との間に挿入して、その中
間軸のねじれを位相差として検出する方法、さらに外力
つまルトルクにより磁性材軸即ち回転軸の透磁率が変化
するいわゆる磁歪効果を利用する方法等がある。ストレ
ンゲージを回転軸に貼り付ける方法は、ストレンゲージ
の貼υ付けの良否如（’＝Ｊによシ稍度力玉左右される
という不都合があるうえ、 ）Ｊｌｌえて出力信号の取
り１］ルにスリップリング、テレメータ等を取りゃ■け
る必要があり、装置が大きくなる。さらに加えて、高速
回転、長時間運転になると、７１ノツプリングの電気抵
抗値が変化してノイズが発生しやすいなどの欠点がある
。中間軸のねじれによる位相差を検出する方法は、電気
回路が複雑となるため同価でおり、また回転軸の高速回
転時と低速回転時の検出が両立しがたいという不＠Ｓ合
を持つ。磁性材軸を用いて磁歪効果を利用する方法は。
実際の軸が利用できるというオリ点はめるが、しかし−
万では通常の軸は強度にその多くの注意〃；払われ、磁
気特性圧ついてはあまり考慮されていないので、磁気的
にははなはだ不均一である。このため、この軸の磁気的
不均一性による出力の回転角依存性すなわち軸の回転に
伴なう出力のドリフトを持つ、換言すれはＩ！２１転角
によって出力が変動するという欠点を持っている。もつ
ともこの出力のドリフトつま９出力変動は、−１１のま
わりに複数個の検出器を設けることなどによって補正す
る仁とはできるが、構造がそれだけ複雑になり、好まし
い方法とはいえない。また、これら多くの方法は２曲げ
応力による誤差２周囲温度変化に伴なう材質の特性変化
による誤差を生じ、悪環境下例えば振動を伴なう環境、
高温、低温のもとての使用がむずかしいという欠点な有
している。
万では通常の軸は強度にその多くの注意〃；払われ、磁
気特性圧ついてはあまり考慮されていないので、磁気的
にははなはだ不均一である。このため、この軸の磁気的
不均一性による出力の回転角依存性すなわち軸の回転に
伴なう出力のドリフトを持つ、換言すれはＩ！２１転角
によって出力が変動するという欠点を持っている。もつ
ともこの出力のドリフトつま９出力変動は、−１１のま
わりに複数個の検出器を設けることなどによって補正す
る仁とはできるが、構造がそれだけ複雑になり、好まし
い方法とはいえない。また、これら多くの方法は２曲げ
応力による誤差２周囲温度変化に伴なう材質の特性変化
による誤差を生じ、悪環境下例えば振動を伴なう環境、
高温、低温のもとての使用がむずかしいという欠点な有
している。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたものであり、受動軸の外周に２つの磁性層
を固着し、この谷（磁性層をそハ、ぞれ包囲するように
上記受動軸に回転対称に２つの検出コイルを巻回し、こ
の谷・検出コイルを用いて自励式プッシュプル型発振回
路を構成し、各磁性層をもつ受動：Ｍそのものを発１辰
回路の磁心とすることにより帰還要素として用い、トル
り印刀口時の上記各磁性層の透磁率変化によって生ずる
上記発振回路からの一対の発振信号のデユーティ比変化
の差を検出することにより、印加されたトルクの大きさ
へ方向を１曲げ応力や周囲温度の影響を受けずに検出し
ようとするものである。
めになされたものであり、受動軸の外周に２つの磁性層
を固着し、この谷（磁性層をそハ、ぞれ包囲するように
上記受動軸に回転対称に２つの検出コイルを巻回し、こ
の谷・検出コイルを用いて自励式プッシュプル型発振回
路を構成し、各磁性層をもつ受動：Ｍそのものを発１辰
回路の磁心とすることにより帰還要素として用い、トル
り印刀口時の上記各磁性層の透磁率変化によって生ずる
上記発振回路からの一対の発振信号のデユーティ比変化
の差を検出することにより、印加されたトルクの大きさ
へ方向を１曲げ応力や周囲温度の影響を受けずに検出し
ようとするものである。
第１図はこの発明の動作原理を説明するための図である
。一般に、＠柱材に応力を〃■えると、その磁気特性が
変化することはよく知られており。
。一般に、＠柱材に応力を〃■えると、その磁気特性が
変化することはよく知られており。
引張応力によって透磁率は増加し、圧縮応力によって透
磁率は減少する。ところで、第１図に示すように受動軸
（１）にトルクＴを印加すると、中心軸（２）に対し＋
４５°方向に応力σが生ずる。つまｐ中心１ｌＩＩＩＪ
（２）に対し＋４５°の角度をもつ線上に引張応力σが
発生し、−４５°の角度をもつ線上に圧縮応力−〇が生
ずる。したがって受！Ｉ！ｌｌｌ１４ＩＩ（１）の外周
に高磁歪材からなる磁性層を固着し、トルクが加わった
ときのその＠気ひずみ効果を利用すれば、トルクの検出
が可能となる。
磁率は減少する。ところで、第１図に示すように受動軸
（１）にトルクＴを印加すると、中心軸（２）に対し＋
４５°方向に応力σが生ずる。つまｐ中心１ｌＩＩＩＪ
（２）に対し＋４５°の角度をもつ線上に引張応力σが
発生し、−４５°の角度をもつ線上に圧縮応力−〇が生
ずる。したがって受！Ｉ！ｌｌｌ１４ＩＩ（１）の外周
に高磁歪材からなる磁性層を固着し、トルクが加わった
ときのその＠気ひずみ効果を利用すれば、トルクの検出
が可能となる。
第２図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、（１
）は中心軸（２）をもつ回転軸などの受動軸（以下回転
軸として説明を進める）であり、軸受（３）。
）は中心軸（２）をもつ回転軸などの受動軸（以下回転
軸として説明を進める）であり、軸受（３）。
（４）により回転自在に支承さカフている。７この回転
軸（１）はトルクに耐え得る十分な機械的強度をもつも
のとする。＋５＋、 ＋６）は重陽止材からなる第１及
び第２の磁性層でおシ、中心軸（２）に対して第１の磁
性層（５）は＋４５°方向に磁気異方性が、第２の両性
層（６）は−４５０方向に磁気異方性が与えられるよう
に。
軸（１）はトルクに耐え得る十分な機械的強度をもつも
のとする。＋５＋、 ＋６）は重陽止材からなる第１及
び第２の磁性層でおシ、中心軸（２）に対して第１の磁
性層（５）は＋４５°方向に磁気異方性が、第２の両性
層（６）は−４５０方向に磁気異方性が与えられるよう
に。
それぞれ受動１１ＱＩＩｆ＋ｌの外周に固層きれている
。これら各磁性層＋５１． （６１をなす磁ａ伺として
は、軟磁性で高磁気ひずみ特性をもつものがｍｔ Ｌ＜
、非晶質金属がよい。例数なら、非晶質金属は同磁気ひ
ずみ特性をもち２機械的強度にもすぐれているからであ
る。（７）は回転軸ｆｉ＋と同一の中心軸をもつ非磁性
材からなる円筒状のコイルボビン、（８）は上記第１Ｏ
ｉｔ層（５）を包囲するようにコイルボビン（７）を介
して回転軸（１）の外周に壱、回された第１の検出コイ
ル、（９）は上記第２の磁性層（６）を包囲するように
コイルボビン（力を介して回転軸（１）の外周に巻回さ
れた第２の検出コイルである。
。これら各磁性層＋５１． （６１をなす磁ａ伺として
は、軟磁性で高磁気ひずみ特性をもつものがｍｔ Ｌ＜
、非晶質金属がよい。例数なら、非晶質金属は同磁気ひ
ずみ特性をもち２機械的強度にもすぐれているからであ
る。（７）は回転軸ｆｉ＋と同一の中心軸をもつ非磁性
材からなる円筒状のコイルボビン、（８）は上記第１Ｏ
ｉｔ層（５）を包囲するようにコイルボビン（７）を介
して回転軸（１）の外周に壱、回された第１の検出コイ
ル、（９）は上記第２の磁性層（６）を包囲するように
コイルボビン（力を介して回転軸（１）の外周に巻回さ
れた第２の検出コイルである。
第３図はこの発明の一実施例を示す電気回路図である。
この電気回路は上記第２図における回転軸ｆｌ）への印
加トルクを電気信号に変換して導出するためのものでろ
ｆｉ、Ｑｌは磁性層＋５１． ＋６＋が固層された回転
軸ｆｉｌを磁心とした自励式プッシュプル型発振回路で
あり、この実施例では周知の抵抗結合型インバータ回路
により構成されている。（１４１，ａｓはトランジスタ
、’ａｅ、αＤ、αね、 Ｑｌは結合抵抗Ｉ Ｃ１１ｌ
）＃切）は結合コンデンサ、Ｖｃｃは駆動電源である。
加トルクを電気信号に変換して導出するためのものでろ
ｆｉ、Ｑｌは磁性層＋５１． ＋６＋が固層された回転
軸ｆｉｌを磁心とした自励式プッシュプル型発振回路で
あり、この実施例では周知の抵抗結合型インバータ回路
により構成されている。（１４１，ａｓはトランジスタ
、’ａｅ、αＤ、αね、 Ｑｌは結合抵抗Ｉ Ｃ１１ｌ
）＃切）は結合コンデンサ、Ｖｃｃは駆動電源である。
さて、抵抗結合型インバータ回路に使用する磁心として
は、上記第１及び第２の磁性層（５１，（６１を固着し
た回転軸（１）そのものを利用し、第１及び第２の磁性
層（５）、 （６１を包囲する第１及び第２の検出コイ
ル＋８１． ＋９１を発振回路のコレクタ巻線としてそ
れぞれ利用する。なお、これら各検出コイル＋８１．
＋９１は互いに巻数が等しくなるようにコイルボビン（
７）に巻回する。抵抗結合型インバータのトラフ２フフ
０局、ｕつの等適時間は、ｌａ心の透磁率が変化すると
。
は、上記第１及び第２の磁性層（５１，（６１を固着し
た回転軸（１）そのものを利用し、第１及び第２の磁性
層（５）、 （６１を包囲する第１及び第２の検出コイ
ル＋８１． ＋９１を発振回路のコレクタ巻線としてそ
れぞれ利用する。なお、これら各検出コイル＋８１．
＋９１は互いに巻数が等しくなるようにコイルボビン（
７）に巻回する。抵抗結合型インバータのトラフ２フフ
０局、ｕつの等適時間は、ｌａ心の透磁率が変化すると
。
コレクタ巻線のインダクタンスが変化するために。
その透磁率の変化に応じて変化する。従って、そのデユ
ーティ比は、検出コイルｔｅｌ、 （９１の磁心となる
名磁性層（５）、（６）の透磁率の相対的な変化によっ
て変わる。プッシュプルで出力されるトランジスタＱ４
）、 Ｑ！９のそれぞれのコレクタ電圧■Ｃ１ｔ ｖｃ
２は。
ーティ比は、検出コイルｔｅｌ、 （９１の磁心となる
名磁性層（５）、（６）の透磁率の相対的な変化によっ
て変わる。プッシュプルで出力されるトランジスタＱ４
）、 Ｑ！９のそれぞれのコレクタ電圧■Ｃ１ｔ ｖｃ
２は。
原理的にほぼ電源電圧Ｖｃｃの２倍のレベルの矩形波信
号となるが、このそれぞれのコレクタ出力電圧ＶＣ１＊
Ｖｃ２は、抵抗’２Ｌ ｎ、 ＱＬ （２Ｆ９及びオ
ペアンプ０１．（ハ）からなる波形整形回路０υに入力
され。
号となるが、このそれぞれのコレクタ出力電圧ＶＣ１＊
Ｖｃ２は、抵抗’２Ｌ ｎ、 ＱＬ （２Ｆ９及びオ
ペアンプ０１．（ハ）からなる波形整形回路０υに入力
され。
電源電圧Ｖｃｃでリミットされた矩形波信号Ｖ４．Ｖ２
に整形される。なおこの波形整形回路ａυはオペアンプ
ｅ４＋、（ト）を用いて構成されておシ、バッファの役
割もかねそなえている。さて、波形整形されたそれぞれ
の矩形波信号ｖ１．ｖ２は、抵抗翰とコンデンサ（ハ）
、抵抗（ハ）とコンデンサ（ハ）からなる積分回路ａ２
に入力され、デユーティ比に対厄した直流レベル信号Ｖ
ｓ＋ Ｖ４に変換されて１次段の差動増幅回路ＱＩＫ入
力される。差動増幅回路ａ騰は抵抗（至）。
に整形される。なおこの波形整形回路ａυはオペアンプ
ｅ４＋、（ト）を用いて構成されておシ、バッファの役
割もかねそなえている。さて、波形整形されたそれぞれ
の矩形波信号ｖ１．ｖ２は、抵抗翰とコンデンサ（ハ）
、抵抗（ハ）とコンデンサ（ハ）からなる積分回路ａ２
に入力され、デユーティ比に対厄した直流レベル信号Ｖ
ｓ＋ Ｖ４に変換されて１次段の差動増幅回路ＱＩＫ入
力される。差動増幅回路ａ騰は抵抗（至）。
ＯＩ）、（ハ）、イ）及びオペアンプ（ト）によ）構成
され、抵抗（至）、 Ｃｌ１１を介してオペアンプ（至
）の逆相入力端子及び正相入力端子に入力される上記直
流レベル信号ｖ６．ｖ４の差電圧を、抵抗（至）、（至
）で決められるゲインで増幅して出力する。
され、抵抗（至）、 Ｃｌ１１を介してオペアンプ（至
）の逆相入力端子及び正相入力端子に入力される上記直
流レベル信号ｖ６．ｖ４の差電圧を、抵抗（至）、（至
）で決められるゲインで増幅して出力する。
第４図は上記実施例の動作を説明するための谷部出力波
形図である。回転軸＋１１にトルクが加わらない状態で
は、第１及び第２の磁性層＋５１．１６１の透磁率は等
しいので２発振回路四のコレクタ電圧ｖｃ１．■ｃ２は
、原理的にデユーティ比５０％の信号となる。従って直
流レベルに変換された信号ｖ３．ｖ４の電圧値は共にＶ
ＯＣｌ２ とな９．差動増幅回路（１３の出力電圧Ｖｏ
は零となシアトルク零を指示する。次に回転軸（１）に
トルクが加った状態を考える。軸（１）の外周に固層さ
れた第１及び第２の磁性層（５）、＋６＋は、前述した
ようにその磁気異方性が一万は軸（１）の中心軸（２）
に対して＋４５°方向に。
形図である。回転軸＋１１にトルクが加わらない状態で
は、第１及び第２の磁性層＋５１．１６１の透磁率は等
しいので２発振回路四のコレクタ電圧ｖｃ１．■ｃ２は
、原理的にデユーティ比５０％の信号となる。従って直
流レベルに変換された信号ｖ３．ｖ４の電圧値は共にＶ
ＯＣｌ２ とな９．差動増幅回路（１３の出力電圧Ｖｏ
は零となシアトルク零を指示する。次に回転軸（１）に
トルクが加った状態を考える。軸（１）の外周に固層さ
れた第１及び第２の磁性層（５）、＋６＋は、前述した
ようにその磁気異方性が一万は軸（１）の中心軸（２）
に対して＋４５°方向に。
他方は一４５°方向に与えられているから、軸（１）に
トルクが加わるとそれぞれの磁性層＋５１． ＋６１で
透磁率が逆向きに変化する応力が加わることになシ。
トルクが加わるとそれぞれの磁性層＋５１． ＋６１で
透磁率が逆向きに変化する応力が加わることになシ。
つまり一万では引張応力によって透磁率が増加し。
他方では圧縮応力によって透磁率が減少する。そのため
に発振回路の信号のデユーティ比が変化する。第４図の
（Ａ）、 （Ｂ）は、トルクが加わることにより第１の
磁性層（５）の透磁率が増加し、第２の磁性層（６）の
透磁率が減少したときの波形整形後の信号ｖ１．ｖ２を
、 （Ｃり、 （Ｄ）はそれらが積分された後の直流レ
ベル信号Ｖ３．ｖ４を、＠）はそのｖ３．■４を入力と
した差動増幅回路ａ漠の出力信号Ｖｏをそれぞれ示した
ものである。上述の場合は、積分された後の直流レベル
信号ｖ３がＶＯＣｌ２より小さく、ｖ４がＶＯＣｌ２
よシ大きくなるため、差動増幅回路０：１の出力信号Ｖ
Ｑは正の値（第４図（ｋ）失心）を示す。
に発振回路の信号のデユーティ比が変化する。第４図の
（Ａ）、 （Ｂ）は、トルクが加わることにより第１の
磁性層（５）の透磁率が増加し、第２の磁性層（６）の
透磁率が減少したときの波形整形後の信号ｖ１．ｖ２を
、 （Ｃり、 （Ｄ）はそれらが積分された後の直流レ
ベル信号Ｖ３．ｖ４を、＠）はそのｖ３．■４を入力と
した差動増幅回路ａ漠の出力信号Ｖｏをそれぞれ示した
ものである。上述の場合は、積分された後の直流レベル
信号ｖ３がＶＯＣｌ２より小さく、ｖ４がＶＯＣｌ２
よシ大きくなるため、差動増幅回路０：１の出力信号Ｖ
Ｑは正の値（第４図（ｋ）失心）を示す。
上述の場合と逆向きのトルクが〃口わった場合には。
磁性層＋５＋、 ＋６＋の透磁率は上述の場合と逆に変
化するので、積分された後の直流レベル信号ｖ５はＶＯ
Ｃｌ２より太きく、■４はＶｃｃ ／２．１： 、り
小す＜ ｆＺるため、差動増幅回路θ諌の出力信号Ｖｏ
は負の１は（第４図（ト））破線）となる。以上のよう
に差動窄幅回路峙ノ出力信号ｖＯには、トルクに比例し
た第４図（勾の失心βるいは破線で示すような電圧が出
力され、加えられたトルクの向きは出力電圧ＶＤの正負
によって判別することができる。また回転軸（１１には
使用状態によっては時とＬ７てねじシトルりの他に曲げ
応力が加わることがあるが、これも−柱層の透磁率変化
をひきおこす要因となる。し５かし１本発明の構成にお
いては、この曲げ応力は第１及び第２の磁性層で同様に
加わるので、第１の感性層（５）及び第２の磁性層（６
）のそれぞれの透磁率変化は、それぞれの磁性層＋５１
． ｆ６＋で同一方向となり、そのため差動増幅回路０
３でその影響は互いに相殺され、出力信号ｖｏにはトル
クによる信号のみがあられれる。また周囲温度変化によ
る磁性Ｊａの特性の変化２回路素子の特性の変化も差ｍ
増幅回路を用いているために同様に相殺される。
化するので、積分された後の直流レベル信号ｖ５はＶＯ
Ｃｌ２より太きく、■４はＶｃｃ ／２．１： 、り
小す＜ ｆＺるため、差動増幅回路θ諌の出力信号Ｖｏ
は負の１は（第４図（ト））破線）となる。以上のよう
に差動窄幅回路峙ノ出力信号ｖＯには、トルクに比例し
た第４図（勾の失心βるいは破線で示すような電圧が出
力され、加えられたトルクの向きは出力電圧ＶＤの正負
によって判別することができる。また回転軸（１１には
使用状態によっては時とＬ７てねじシトルりの他に曲げ
応力が加わることがあるが、これも−柱層の透磁率変化
をひきおこす要因となる。し５かし１本発明の構成にお
いては、この曲げ応力は第１及び第２の磁性層で同様に
加わるので、第１の感性層（５）及び第２の磁性層（６
）のそれぞれの透磁率変化は、それぞれの磁性層＋５１
． ｆ６＋で同一方向となり、そのため差動増幅回路０
３でその影響は互いに相殺され、出力信号ｖｏにはトル
クによる信号のみがあられれる。また周囲温度変化によ
る磁性Ｊａの特性の変化２回路素子の特性の変化も差ｍ
増幅回路を用いているために同様に相殺される。
なお上記実施例では９回転軸に固着する２つの磁性層＋
５１． （６］を、軸の中心軸に対して＋４５°の角度
にそれぞれ磁気異方性をもたせて固着するものとしたが
、第５図に示すように細長い磁性層Ｃ３７１゜（至）を
、−万では軸の中心軸に対して＋４５°の角度をなすよ
うに、他方では一４５°の角度をなすようにそれぞれ軸
外周に固着しても同様の効果を奏する。これは、トルク
印加による引張応力、圧縮応力が最大となる軸表面＋４
５°方向に固着する磁性層ｏｎ、（至）が十分に細長い
形状であれば、、４ｔｌ＋にトルクが加わったとき、−
万の磁性層はほとんど引張応力のみを受け、他方の磁性
層はほとんど圧縮応力のみを受けることとな見 両磁柱
層が上記実施例と同様の透磁率変化を生ずることになる
からである。また上記説明では、受動軸が回転軸である
場合について述べたが９回転軸に限定されるものでない
ことはいうまでもない。
５１． （６］を、軸の中心軸に対して＋４５°の角度
にそれぞれ磁気異方性をもたせて固着するものとしたが
、第５図に示すように細長い磁性層Ｃ３７１゜（至）を
、−万では軸の中心軸に対して＋４５°の角度をなすよ
うに、他方では一４５°の角度をなすようにそれぞれ軸
外周に固着しても同様の効果を奏する。これは、トルク
印加による引張応力、圧縮応力が最大となる軸表面＋４
５°方向に固着する磁性層ｏｎ、（至）が十分に細長い
形状であれば、、４ｔｌ＋にトルクが加わったとき、−
万の磁性層はほとんど引張応力のみを受け、他方の磁性
層はほとんど圧縮応力のみを受けることとな見 両磁柱
層が上記実施例と同様の透磁率変化を生ずることになる
からである。また上記説明では、受動軸が回転軸である
場合について述べたが９回転軸に限定されるものでない
ことはいうまでもない。
以上のようにこの発明によれば、受動軸外周に固着きれ
た異なる方向の磁気異方性をもつ第１及び第２の磁性層
と、これらをそれぞれ包囲するように受動軸に所定のギ
ャップをおいて巻回された第１及び第２の検出コイルと
を用いて自励式プッシュプル型発振回路を構成し、受動
軸そのものを発振回路の帰還要素として用い、トルク印
加時に生ずる上記各磁性層の透磁率変化をブッンユプル
型発振回路のそれぞれの出力信号のデユーティ比変化の
差としてトルクを検出するようにしたので。
た異なる方向の磁気異方性をもつ第１及び第２の磁性層
と、これらをそれぞれ包囲するように受動軸に所定のギ
ャップをおいて巻回された第１及び第２の検出コイルと
を用いて自励式プッシュプル型発振回路を構成し、受動
軸そのものを発振回路の帰還要素として用い、トルク印
加時に生ずる上記各磁性層の透磁率変化をブッンユプル
型発振回路のそれぞれの出力信号のデユーティ比変化の
差としてトルクを検出するようにしたので。
非接触状態で静止時及び回転時双方のトルクがその方向
を含めて検出でき、しかも曲げ応力による影響及び周囲
温度変化による影響を受けずにトルクが検出できるとい
う効果を有する。また検出コイルを受動軸に回転対称に
巻回しているから出力が軸の回転角依存性を持たせるこ
となく検出できるという効果を有する。さらに、検出部
分が磁性層とこれを包囲する検出コイルとでこと足り、
その構造が非常に簡単であるという効果もある０
を含めて検出でき、しかも曲げ応力による影響及び周囲
温度変化による影響を受けずにトルクが検出できるとい
う効果を有する。また検出コイルを受動軸に回転対称に
巻回しているから出力が軸の回転角依存性を持たせるこ
となく検出できるという効果を有する。さらに、検出部
分が磁性層とこれを包囲する検出コイルとでこと足り、
その構造が非常に簡単であるという効果もある０
第１図はこの発明の動作原理を説明するための図、第２
図はこの発明あ一実施例を示す構造図で。 第３図はその電気回路図、第４図は第３図の動作を説明
するための谷部出方波形図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す構造図であり２図において（１）は受動軸、
（５１，＋６１は第１及び第２の磁性層。 ＋８１． ＋９１は第１及び第２の検出コイル、 （ｌ
［Ｉは自励式プツンユプル型発振回路である抵抗結合現
インバータ回路、ａ１）は波形整形回路、ａｚは積分回
路、０（至）け差動増幅回路、 Ｃ３７）、 Ｃ３８１
は細長い磁性材からなる磁性層である。なお、各図中同
一符号は同一または相当部分を示すものとする。 代理人 大 岩 増 雄 （はが２名）第１図 Ｉ 第２図 −Ｓ＋＋ｒ 第４図 第 ５１４ ３β ３７
図はこの発明あ一実施例を示す構造図で。 第３図はその電気回路図、第４図は第３図の動作を説明
するための谷部出方波形図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す構造図であり２図において（１）は受動軸、
（５１，＋６１は第１及び第２の磁性層。 ＋８１． ＋９１は第１及び第２の検出コイル、 （ｌ
［Ｉは自励式プツンユプル型発振回路である抵抗結合現
インバータ回路、ａ１）は波形整形回路、ａｚは積分回
路、０（至）け差動増幅回路、 Ｃ３７）、 Ｃ３８１
は細長い磁性材からなる磁性層である。なお、各図中同
一符号は同一または相当部分を示すものとする。 代理人 大 岩 増 雄 （はが２名）第１図 Ｉ 第２図 −Ｓ＋＋ｒ 第４図 第 ５１４ ３β ３７
Claims (4)
- （１）トルクを受ける受動軸の外周に、互いに異なる方
向でかつ軸方向に対し４５°の磁気異方性をもたせて固
層された第１及び第２の磁性層、これら各磁性層のそれ
ぞれを包囲するように上記受動軸に所定のギャップを隔
てて巻回された第１及び第２の検出コイル、これら各検
出コイルを用いて構成された。上記各磁性層を固層した
受動軸を磁心とする自励式プッシュプル型発振回路を備
え。 トルクによる上記％磁性層の透磁率変化を上記発振回路
から出力される一対の出力信号のデユーティ比変化の差
として検出するようにしたことを特徴とするトルク検出
装置。 - （２） 自励式プッシュプル型発振回路が、各検出コイ
ルをコレクタ巻線とする抵抗結合型インバータ回路から
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトル
ク検出装置。 - （３） 各磁性層が、互いに異なる方向でかつ軸方向に
対し４５°の傾きをもって受動軸の外周に固層された細
長い磁性材からなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のトルク検出装置。 - （４） 各磁性層が、軟磁性の非晶質金属であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項及び第３項記載のトル
ク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174584A JPS60173433A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174584A JPS60173433A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173433A true JPS60173433A (ja) | 1985-09-06 |
Family
ID=12339559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174584A Pending JPS60173433A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173433A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0259558A2 (de) * | 1986-09-10 | 1988-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Kraftmesser zur Messung von mechanischen Spannungen in einem etwa bolzenartigen Bauelement |
| US4920809A (en) * | 1987-12-28 | 1990-05-01 | Kubota, Ltd. | Magnetically anisotropic torque measuring device with error correction |
| US4976160A (en) * | 1986-07-23 | 1990-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Process for contactless measurement of mechanical stress and device for carrying out the same |
| US5131281A (en) * | 1988-12-06 | 1992-07-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Strain sensing apparatus |
| US5182953A (en) * | 1990-07-13 | 1993-02-02 | Simmonds Precision Products, Inc. | Method and apparatus for shaft torque measurement with temperature compensation |
| KR20020040241A (ko) * | 2000-11-24 | 2002-05-30 | 밍 루 | 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서 |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP3174584A patent/JPS60173433A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4976160A (en) * | 1986-07-23 | 1990-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Process for contactless measurement of mechanical stress and device for carrying out the same |
| EP0259558A2 (de) * | 1986-09-10 | 1988-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Kraftmesser zur Messung von mechanischen Spannungen in einem etwa bolzenartigen Bauelement |
| US4920809A (en) * | 1987-12-28 | 1990-05-01 | Kubota, Ltd. | Magnetically anisotropic torque measuring device with error correction |
| US5131281A (en) * | 1988-12-06 | 1992-07-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Strain sensing apparatus |
| US5182953A (en) * | 1990-07-13 | 1993-02-02 | Simmonds Precision Products, Inc. | Method and apparatus for shaft torque measurement with temperature compensation |
| KR20020040241A (ko) * | 2000-11-24 | 2002-05-30 | 밍 루 | 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서 |
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