JPS6255533A - Torque-measuring apparatus - Google Patents
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- JPS6255533A JPS6255533A JP19681785A JP19681785A JPS6255533A JP S6255533 A JPS6255533 A JP S6255533A JP 19681785 A JP19681785 A JP 19681785A JP 19681785 A JP19681785 A JP 19681785A JP S6255533 A JPS6255533 A JP S6255533A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はトルク測定装置、特に回転磁性体を介して伝達
されるトルクを磁気歪みをもって非接触で測定する改良
されたトルク測定装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a torque measuring device, and particularly to an improved torque measuring device that non-contactly measures torque transmitted through a rotating magnetic body using magnetostriction. be.
［従来技術］
１旦且薯
各種の回転駆動装置において、伝達トルクを正確にかつ
簡易に測定することが必要であり、種々の産業分野にお
ける駆動装置の分析あるいは運転状態の把握に極めて好
適である。[Prior Art] It is necessary to accurately and easily measure the transmitted torque in various rotary drive devices, and it is extremely suitable for analyzing drive devices in various industrial fields or grasping the operating status. .
通常、この種の回転駆動装置としては、各種の原動様が
知られており、特に車両のエンジン、電気自動車の電動
モータあるいは産業用モータとしてほとんどあらゆる産
業分野に利用されており、このような回転駆動装２の運
転状態を分析するためには、その回転数と並んで、トル
ク測定が正確に行われる必要がある。Generally, various driving modes are known for this type of rotational drive device, and it is used in almost every industrial field, especially as a vehicle engine, an electric motor for an electric vehicle, or an industrial motor. In order to analyze the operating state of the drive unit 2, it is necessary to accurately measure the torque as well as its rotational speed.
特に、車両用エン、ジン等においては、エンジン自体あ
るいはその駆動力伝達機構であるトランスミッション、
プロペラシャフト、差動ギア等各種の駆動系のトルクを
計測することにより、点火時期制御、燃料噴射届制御、
変速時期あるいは変速比制御に利用され、これらの分析
結果に基づいて車両の燃費を改善し、あるいは運転特性
を向上させる等各種の利用に供することができる。In particular, in vehicle engines, gins, etc., the engine itself or the transmission that is its driving force transmission mechanism,
By measuring the torque of various drive systems such as propeller shafts and differential gears, ignition timing control, fuel injection notification control,
It is used for speed change timing or gear ratio control, and can be used for various purposes such as improving vehicle fuel efficiency or driving characteristics based on these analysis results.
また、産業用モータにおいても、正確なトルク測定に基
づいて回転駆動系の最適制御及び診断作用を行うことが
可能となる。Furthermore, even in industrial motors, it is possible to perform optimal control and diagnostic operations on the rotary drive system based on accurate torque measurements.
従来技術
ところで、回転駆動系を介してトルクを伝達する場合に
、回転駆動系内においてトルクを伝達する回転体、例え
ば回転軸やクラッチ板等には伝達トルクに比例した歪み
が発生し、従って、この歪み伍を検出することにより、
伝達トルクの測定を行うことができる。BACKGROUND ART By the way, when torque is transmitted through a rotary drive system, distortion proportional to the transmitted torque occurs in the rotating body that transmits the torque in the rotary drive system, such as a rotating shaft or a clutch plate. By detecting this distortion,
Transmitted torque can be measured.
このため、従来より回転体内に発生した歪みＲを磁歪効
果を用いて検出する装置が周知であり、この装置によれ
ば、トルクを伝達する回転体の一部を強磁性体を用いて
形成し、この回転磁性体の磁歪量を磁気センサを用いて
検出し、前記伝達トルクを非接触で測定していた。For this reason, a device that detects the strain R generated in a rotating body using a magnetostrictive effect is well known. According to this device, a part of the rotating body that transmits torque is formed using a ferromagnetic material. The amount of magnetostriction of this rotating magnetic body was detected using a magnetic sensor, and the transmitted torque was measured in a non-contact manner.
ここにおいて、前記磁気センサの検出信号は、伝達トル
クに依存する成分とトルクに依存しないオフセット成分
の和として出力されているため、正確な１〜ルク測定を
行うためには、磁気センサの出力から前記オフセット成
分を減算することが必要となる。Here, the detection signal of the magnetic sensor is output as the sum of a component that depends on the transmitted torque and an offset component that does not depend on the torque. It is necessary to subtract the offset component.
しかし、従来の測定装置では、前記オフセット成分の大
きさが回転磁性体の回転に伴い不規則に変化するにもか
かわらず、これを常に一定の値とみなし、磁気センサの
出力から予め定められた一定の値をオフセット成分とし
て減算していた。However, in conventional measuring devices, even though the magnitude of the offset component changes irregularly with the rotation of the rotating magnetic body, it is always regarded as a constant value, and it is determined in advance from the output of the magnetic sensor. A fixed value was subtracted as an offset component.
このため、従来の測定装置は、伝達トルクの測定を正確
に行うことができず、特にオフセット成分が大幅に変動
する場合には、その測定値が極めて不正確なものになる
という問題があった。For this reason, conventional measuring devices are unable to accurately measure transmitted torque, and especially when the offset component fluctuates significantly, the measured value becomes extremely inaccurate. .
第８図及び第９図には、車両用エンジンのトルク伝達機
構に設けられたトルク測定装置が概略的に示されており
、第８図には、トルク測定装置の側面の概略が示され、
第９図には第８図のｒＸ−ｒＸ断面図が概略的に示され
ている。8 and 9 schematically show a torque measuring device provided in a torque transmission mechanism of a vehicle engine, and FIG. 8 schematically shows a side view of the torque measuring device,
FIG. 9 schematically shows an rX-rX sectional view of FIG. 8.
周知のように、エンジンで発生したトルクは、回転軸１
０を介して図示しない回転フライホイールに伝わり、こ
のフライホイールと摩擦接合するクラッチ板を介してト
ランスミッション側へ伝達される。As is well known, the torque generated by an engine is
0 to a rotating flywheel (not shown), and is transmitted to the transmission side via a clutch plate that is frictionally connected to the flywheel.
このようにして、トルクの伝達が行われると、トルクを
伝達する回転軸１０や、クラッチ板、フライホイール等
の回転板には、伝達トルクの大きさに比例した大きさの
歪みεの異方性が生じる。When torque is transmitted in this way, the rotating shaft 10 that transmits the torque, the clutch plate, the flywheel, and other rotating plates have an anisotropic strain ε proportional to the magnitude of the transmitted torque. Gender arises.
従って、トルク伝達系が強磁性体をもって形成されてい
る場合には１、発生する歪みの異方性の大きさを磁歪効
果を用いて磁気的に非接触で検出し、伝達されるエンジ
ントルクの測定を行うことができる。Therefore, if the torque transmission system is made of a ferromagnetic material, the magnitude of the anisotropy of the generated strain can be detected magnetically without contact using the magnetostrictive effect, and the transmitted engine torque can be Measurements can be taken.
このため、トルク測定装置においては、トルクが伝達さ
れる回転体を回転磁性体とするために、回転軸１０ある
いはフライホイールそのものを強磁性体を用いて形成し
たり、あるいはこれら回転軸１０又はフライホイールの
表面に強磁性体を付着させ、このようにして形成された
回転磁性体に向け、磁気センサ１２を所定間隔で離隔的
に対向配置している。Therefore, in a torque measuring device, in order to make the rotating body through which torque is transmitted a rotating magnetic body, the rotating shaft 10 or the flywheel itself is formed using a ferromagnetic material, or the rotating shaft 10 or the flywheel itself is made of a ferromagnetic material. A ferromagnetic material is attached to the surface of the wheel, and magnetic sensors 12 are disposed facing the rotating magnetic material formed in this way at a predetermined distance apart.
ここにおいて、使用される磁気センサ１２は、回転軸１
０と平行に配置されたコテ状の励磁コア１４と、この励
磁コア１４の内側に直交配置されたコテ状の検出コア１
８と、を含み、前記励磁コア１４に励磁コイル１６を巻
回し、前記検出コア１８に検出コイル２０を巻回するこ
とにより形成されている。Here, the magnetic sensor 12 used is the rotating shaft 1
0, a trowel-shaped excitation core 14 disposed in parallel with the excitation core 14, and a trowel-shaped detection core 1 disposed perpendicularly inside this excitation core 14.
8, and is formed by winding an excitation coil 16 around the excitation core 14 and winding a detection coil 20 around the detection core 18.
第１０図には、前記磁気センサ１２を用いて形成された
電気回路が示されており、励磁コイル１６には、交流電
源２２から正弦波電圧が印加され、磁気センサ１２と対
向する回転＠１０を交番磁化する。FIG. 10 shows an electric circuit formed using the magnetic sensor 12, in which a sine wave voltage is applied to the excitation coil 16 from an AC power source 22, and rotation @10 facing the magnetic sensor 12 is performed. is alternately magnetized.
この際、回転軸１０を介してトルクが伝達されている場
合には、この回転＠１０内に応力が発生し磁歪効果によ
り前記励磁方向と直交した方向に磁束成分が生じる。こ
の磁束成分が検出コイル２０により誘起電圧として検出
され、交流増幅器２４にて増幅された後、検波器２６に
て整流検波される。At this time, when torque is transmitted through the rotating shaft 10, stress is generated within this rotation @10, and a magnetic flux component is generated in a direction perpendicular to the excitation direction due to the magnetostrictive effect. This magnetic flux component is detected as an induced voltage by the detection coil 20, amplified by the AC amplifier 24, and then rectified and detected by the detector 26.
そして、この整流検波信号に含まれるオフセット成分は
、一定値として取扱われ、その値はオフセット減算（ｉ
ｆｒ２８にて減算処理されたのち、トルクに比例した信
号として出力される。The offset component included in this rectified detection signal is treated as a constant value, and the value is calculated by offset subtraction (i
After being subjected to subtraction processing at fr28, it is output as a signal proportional to the torque.
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、磁気センサ１２の検出信号中に含まれるオフセ
ット成分は常に一定の大きさではなく、その値は不規則
に変化する。[Problems to be Solved by the Invention] However, the offset component included in the detection signal of the magnetic sensor 12 does not always have a constant magnitude, and its value changes irregularly.
これにもかかわらず、従来の測定装置では、オフセット
成分の大きさを常に一定の値とみなしているため減算＠
２８が検波器２６の検出信号から減算するオフセット信
号の値が、実際のオフセット成分の値と異なったものと
なり、正確なトルク測定を行うことができないという問
題があった。Despite this, conventional measurement devices always consider the magnitude of the offset component to be a constant value, so subtraction @
There is a problem in that the value of the offset signal that 28 subtracts from the detection signal of the detector 26 is different from the value of the actual offset component, making it impossible to perform accurate torque measurement.
第１１図には、前記整流器２６から出力される電圧ＡＯ
の信号波形が示されており、図中８１は１００Ｎ ｍの
トルクを伝達した場合に出力される電圧波形を表し、３
ｏｉは伝達トルク０に設定した場合に検波器２６から出
力される電圧波形、すなわちオフセット電圧波形を表し
ている。FIG. 11 shows the voltage AO output from the rectifier 26.
81 in the figure represents the voltage waveform output when a torque of 100 N m is transmitted, and 3
oi represents the voltage waveform output from the detector 26 when the transmission torque is set to 0, that is, the offset voltage waveform.
同図からも明らかなように、検波器２６から出力される
信号にはその大きさが不規則に変化するオフセット成分
が含まれていることが理解される。As is clear from the figure, it is understood that the signal output from the detector 26 includes an offset component whose magnitude changes irregularly.
本発明者は、このようなオフセット成分を除去するため
、その発生原因を分析したところ、次のような項目がそ
の原因となることを解明した。In order to remove such an offset component, the inventor of the present invention analyzed the causes of its occurrence and found that the following items are the cause.
（ａ）磁気センサの対向する回転磁性体（第８図。(a) Rotating magnetic bodies facing the magnetic sensor (Fig. 8).
第９図においては回転軸１０）の残留歪み。In FIG. 9, residual strain of the rotating shaft 10) is shown.
（ｂ）回転磁性体の磁気的な不均一。(b) Magnetic non-uniformity of rotating magnetic material.
（ｃ）１気センサと回転磁性体との相対位置関係の変動
。(c) Fluctuation in the relative positional relationship between the 1-ki sensor and the rotating magnetic body.
（ｄ）磁気センサにて発生する高周波信号のクロストー
ク。(d) Crosstalk of high frequency signals generated in magnetic sensors.
（ｅ）電気回路の処理により発生するオフセット。(e) Offsets caused by processing of electrical circuits.
ここにおいて、（ｄ）、（ｌの原因によって引き起こさ
れるオフセット成分はその値が一定であり、また、（Ｃ
）の項目によって引き起されるオフセット成分も、磁気
センサ１２の回転磁性体に対する配置を適切に設定する
ことにより、はぼ一定となし得る。Here, the offset component caused by (d), (l has a constant value, and (C
) can also be made almost constant by appropriately setting the arrangement of the magnetic sensor 12 with respect to the rotating magnetic body.
これに対し、（ａ）、（ｂ）の項目により引き起される
オフセット成分の大ぎさを一定とするためには、回転磁
性体の機械的性質の残留歪み、透磁率、飽和磁束密度、
容易磁化方向等の磁気的性能を均一とすることが必要と
される。On the other hand, in order to keep the magnitude of the offset component caused by items (a) and (b) constant, it is necessary to
It is necessary to make magnetic properties such as easy magnetization direction uniform.
しかし、円周方向全域に渡って均一な磁気特性を有する
よう回転磁性体を形成することは実際上不可能であり、
従って、前記（ａ＞、（ｂ）の項目によって引き起こさ
れるオフセット成分を一定とすることができない。However, it is practically impossible to form a rotating magnetic body so that it has uniform magnetic properties over the entire circumferential direction.
Therefore, the offset components caused by the items (a> and (b)) cannot be made constant.
この結梁、第１１図の波形Ｓｉで示す如く、検波器２６
から出力される信号ＡＯは、伝達されるトルクが一定の
場合であっても、オフセット成分により不規則に変動す
ることとなる。従って、検波器２６の出力ＡＯから単に
一定の値をオフレット信号成分として減算しても、減算
器２８の出力ＥＯは、第１２図に示す如く、脈動し、正
確なトルク測定を行うことができないことが理解される
。This beam connection, as shown by waveform Si in FIG.
Even when the transmitted torque is constant, the signal AO outputted from the motor will fluctuate irregularly due to the offset component. Therefore, even if a constant value is simply subtracted as an offlet signal component from the output AO of the detector 26, the output EO of the subtracter 28 will pulsate as shown in FIG. 12, making it impossible to perform accurate torque measurement. That is understood.
このため、このような測定装置では、回転磁性体が所定
数回転する間に出力されるオフセット成分の平均値を求
めておき、この値をオフセットデータとして予め減算器
２８に設定する。そして、検波器２４の出力信ｆ’３Ａ
Ｏからオフセット平均値を漸次減算し、回転磁性体が所
定数回転するごとにこの減算値Ｅの平均値を求め、この
平均値Ｅに基づき伝達トルクの測定を行うことも考えら
れる。Therefore, in such a measuring device, the average value of the offset components output while the rotating magnetic body rotates a predetermined number of times is determined, and this value is set in advance in the subtracter 28 as offset data. Then, the output signal f'3A of the detector 24
It is also conceivable to gradually subtract an offset average value from O, obtain the average value of the subtracted values E every time the rotating magnetic body rotates a predetermined number of times, and measure the transmitted torque based on this average value E.
しかし、このような対策を施しても、回転磁性体を介し
て伝達されるトルクの大きさは、回転磁性体の所定回転
毎の平均値として求められるのみであり、伝達トルクの
大きさを高い検出分解能でリアルタイム測定することが
できず、特に、伝達トルクが頻繁に変動するような場合
には、これを正確に測定することができないという問題
があった。However, even if such measures are taken, the magnitude of the torque transmitted through the rotating magnetic body can only be determined as an average value for each predetermined rotation of the rotating magnetic body, and the magnitude of the transmitted torque is There is a problem in that it is not possible to measure in real time with detection resolution, and in particular, when the transmitted torque fluctuates frequently, it cannot be measured accurately.
また、このように平均値に基づきトルク測定を行う装置
では、トルクの検出精度及び再現性が十分でなくその有
効な対策が望まれていた。In addition, in such a device that measures torque based on an average value, the torque detection accuracy and reproducibility are insufficient, and an effective countermeasure has been desired.
免匪立亘り
本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、磁気センサの検出する信号からオフ
セット成分を正確に除去し、応答性の良い正確なトルク
測定を行うことの可能なトルク測定装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these conventional problems, and its purpose is to accurately remove the offset component from the signal detected by the magnetic sensor, and to perform accurate torque measurement with good responsiveness. The object of the present invention is to provide a torque measuring device that can perform the following tasks.
［問題点を解決するための手段］
む
前記目的を達成するため本発明の装置は、トルクを伝達
する回転磁性体の磁歪Ｗを磁気センサを用いて検出し、
前記伝達トルクを磁気センサの検出する磁歪ぷに基づき
非接触で測定するトルク測定装置において、
前記回転磁性体の回転角を表すタイミング信号を出力す
るタイミング信号発生器と、
前記回転磁性体の回転角に依存して磁気センサから出力
されるオフセット信号が予め設定され、前記タイミング
信号に基づき回転角に応じたオフセット信号を順次出力
するオフセット信号発生器と、
前記磁気センサの検出信号からオフセット信号を減算す
る減算器と、
を含み、前記減算器の出力に基づき回転磁性体の伝達ト
元りの測定を行うことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the device of the present invention detects magnetostriction W of a rotating magnetic body that transmits torque using a magnetic sensor,
A torque measuring device that non-contactly measures the transmitted torque based on magnetostriction detected by a magnetic sensor, comprising: a timing signal generator that outputs a timing signal representing a rotation angle of the rotating magnetic body; an offset signal generator in which an offset signal output from the magnetic sensor is set in advance and sequentially outputs an offset signal according to the rotation angle based on the timing signal; and an offset signal generator that subtracts the offset signal from the detection signal of the magnetic sensor. A subtracter, and the transmission source of the rotating magnetic body is measured based on the output of the subtracter.
ここにおいて、前記回転磁性体としてはトルクが□伝達
される回転体部分であれば、回転軸部分あるいは回転円
板部分のいずれを用いることも可能である。Here, as the rotating magnetic body, it is possible to use either a rotating shaft portion or a rotating disk portion as long as it is a rotating body portion through which torque is transmitted.
また、前記回転磁性体は、強磁性材料を用いて形成する
ことが好ましく、例・えば、トルクを伝達する回転体の
周囲にその円周方向に沿って強磁性体を貼着して形成し
ても良く、あるいは前記回転体そのものを強磁性体を用
いて形成しても良い。Further, the rotating magnetic body is preferably formed using a ferromagnetic material, for example, formed by pasting a ferromagnetic body along the circumferential direction around a rotating body that transmits torque. Alternatively, the rotating body itself may be formed using a ferromagnetic material.
また、磁気センサから出力される信号をデジタル的に処
理する場合には、前記オフセット信号発生器は、予め回
転磁性体の各回転角におけるオフセット信号をデータと
して記憶したメモリを用いて形成し、タイミング信号発
生器から出力されるタイミング信号に基づき回転角に対
応するオフセット信号を順次出力するよう形成すること
が好ましい。In addition, when digitally processing the signal output from the magnetic sensor, the offset signal generator is formed using a memory that stores offset signals at each rotation angle of the rotating magnetic body as data in advance, and It is preferable to sequentially output offset signals corresponding to rotation angles based on timing signals output from a signal generator.
また、これとは逆に磁気センサから出力される信号をア
ナログ的に処理する場合には、前記オフセット信号発生
器として波形発生器を用い、タイミング信号発生器から
出力されるタイミング信号に基づき、回転磁性体の回転
角に対応したオフセット信号をアナログ波形として出力
するよう形成することが好ましい。Conversely, when processing the signal output from the magnetic sensor in an analog manner, a waveform generator is used as the offset signal generator, and the rotation is performed based on the timing signal output from the timing signal generator. It is preferable to output an offset signal corresponding to the rotation angle of the magnetic body as an analog waveform.
発明の原理
次に、本発明のトルク測定装置の原理について説明する
。Principle of the Invention Next, the principle of the torque measuring device of the present invention will be explained.
本発明を行うにあたり、発明者は、磁気センサの出力中
に含まれるオフセット成分の検討、解析を行った。In carrying out the present invention, the inventor studied and analyzed the offset component contained in the output of the magnetic sensor.
この結果、第１１図の信号３ｏｉで示すごとく、このオ
フセット成分は、回転磁性体が１回転するごとに同一波
形となって表れる特性を有することが確認された。As a result, as shown by signal 3oi in FIG. 11, it was confirmed that this offset component has a characteristic that the same waveform appears every time the rotating magnetic body rotates once.
すなわち、このオフセット成分は、回転磁性体の回転角
に依存して周期的に変化し、回転磁性体が１回転するご
とに同一波形となって現われる。That is, this offset component changes periodically depending on the rotation angle of the rotating magnetic body, and appears as the same waveform every time the rotating magnetic body rotates once.
従って、回転磁性体が同一の回転角度位置を通過する際
、磁気センサから出力される信号中に含まれるオフセッ
ト成分は、常にその大きさが等しい値となることが理解
される。Therefore, it is understood that when the rotating magnetic body passes through the same rotational angular position, the offset components included in the signal output from the magnetic sensor always have the same magnitude.
本発明は、このようなオフセット成分の特性に着目して
なされたものであり、その特徴的事項は、回転磁性体の
０〜３６０゛の範囲の回転角に依存したオフセット信号
をオフセットデータとして予め設定しておき、磁気セン
サの出力信号から前記回転角に応じたオフセット信号を
順次減算出力することにある。The present invention has been made by focusing on the characteristics of such an offset component, and its characteristic feature is that an offset signal that depends on the rotation angle of the rotating magnetic body in the range of 0 to 360° is prepared in advance as offset data. The purpose is to set the offset signal in advance and sequentially subtract and output an offset signal corresponding to the rotation angle from the output signal of the magnetic sensor.
このようにすることにより、本発明によれば、磁気セン
サの検出出力からオフセット成分を確実に除去し、オフ
セット成分による影響を受けることなく伝達トルクの測
定を正確に行うことができる。By doing so, according to the present invention, the offset component can be reliably removed from the detection output of the magnetic sensor, and the transmitted torque can be accurately measured without being affected by the offset component.
［作用］
本発明は以上の構成からなり、次にその作用を説明する
。[Function] The present invention has the above configuration, and its function will be explained next.
本発明の装はを用いて伝達トルクの測定を行うと・磁気
センサからは第１１図に示すごとく、回転磁性体の伝達
トルクを表す信号３ｉがオフセット成分を含んだ状態で
出力される。When the transmission torque is measured using the device of the present invention, the magnetic sensor outputs a signal 3i representing the transmission torque of the rotating magnetic body including an offset component, as shown in FIG.
これに対し、本発明においては、オフセット信号発生器
内に、前記回転磁性体の回転角に依存したオフセットデ
ータが予め設定されており、回転角を表すタイミング信
号に基づき回転角に応じたオフセット信号を順次出力し
ている。In contrast, in the present invention, offset data depending on the rotation angle of the rotating magnetic body is preset in the offset signal generator, and an offset signal corresponding to the rotation angle is generated based on a timing signal representing the rotation angle. are output sequentially.
そして、減算器内において、磁気センサがら出力される
検出信号から前記オフセット信号を減算して出力する。Then, in the subtracter, the offset signal is subtracted from the detection signal output from the magnetic sensor and output.
このようにして、本発明によれば、磁気センサが出力信
号から回転角に依存したオフセット成分を確実に除去す
ることができることがら、磁気センサの検出出力に基づ
き、オフセット成分に影響されることなく、伝達トルク
の測定をリアルタイムで行うことができる。In this way, according to the present invention, the magnetic sensor can reliably remove the offset component depending on the rotation angle from the output signal, so that the magnetic sensor can reliably remove the offset component depending on the rotation angle from the output signal. , transmission torque can be measured in real time.
第２図には、１１００Ｎの一定トルクを回転磁性体を介
して伝達した際、減算器から出力される信号の一例が示
されており、同図からも明らかなように、本発明によれ
ば、磁気センサの検出出力からオフセット成分をリアル
タイムで除去することができるため、従来の測定装置で
は不可能であった回転磁性体の１回転以下の分解能を発
揮し、伝達１−ルクの測定をリアルタイムで行うことが
可能となる。FIG. 2 shows an example of the signal output from the subtracter when a constant torque of 1100N is transmitted through the rotating magnetic body, and as is clear from the figure, according to the present invention, Since the offset component can be removed in real time from the detection output of the magnetic sensor, it is possible to achieve a resolution of less than one rotation of a rotating magnetic body, which was impossible with conventional measurement equipment, and it is possible to measure the transmitted torque in real time. It becomes possible to do so.
更に、本発明によれば、磁気センナから出力される信号
からオフセット成分をその都度リアルタイムで減算処理
し、伝達１〜ルクの測定を行うことができるためトルク
の測定を高精度でかつ再現性良く行うことが可能となる
。Furthermore, according to the present invention, the offset component can be subtracted in real time from the signal output from the magnetic sensor, and the transmission 1 to torque can be measured, making it possible to measure torque with high precision and good reproducibility. It becomes possible to do so.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、回転磁性体を介
して伝達されるトルクの測定を、リアルタイムでかつ正
確に行うことが可能と・なる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to accurately measure torque transmitted through a rotating magnetic body in real time.
［実施例１ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。[Example 1 Next, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
なお、前記実施例と対応する部材には同一符号を付しそ
の説明は省略する。Note that the same reference numerals are given to the members corresponding to those in the above embodiment, and the explanation thereof will be omitted.
第１実施例
１羞
第３図及び第４図には、本発明にががるトルク測定装置
の磁気センサ部分の概略が示さ゛れており、第３図には
その側面の概略、第４図にはその正面側の概略が示され
ている。First Embodiment 1 Figs. 3 and 4 schematically show the magnetic sensor portion of the torque measuring device according to the present invention, and Fig. 3 shows a side view thereof, and Fig. 4 shows an outline of the magnetic sensor portion of the torque measuring device according to the present invention. shows the outline of its front side.
本実施例において、磁気センサ１２は、回転軸１０ど平
行に配置された励磁コア１４と、この励磁コア１４の内
側に直交配置された検出コア１８と、を含み、これら各
コア１４．１８にそれぞれ励磁コイル１６及び検出コイ
ル２ｏを巻回することにより形成されている。In this embodiment, the magnetic sensor 12 includes an excitation core 14 disposed parallel to the rotation axis 10 and a detection core 18 disposed orthogonally inside the excitation core 14. They are each formed by winding the excitation coil 16 and the detection coil 2o.
第１図には、本実施例の装置の電気回路が示されており
、磁気センサ１２の励磁コイル１６には、発振器３０か
ら交流増幅器３２を介して正弦波又は３角波等の対称交
流波形電圧が印加され、回転軸１０を交番磁化する。FIG. 1 shows the electric circuit of the device of this embodiment, in which a symmetric AC waveform such as a sine wave or a triangular wave is applied to the excitation coil 16 of the magnetic sensor 12 from an oscillator 30 via an AC amplifier 32. A voltage is applied to alternately magnetize the rotating shaft 10.
このようにしてトルクを伝達することにより回転ｔＮ１
１０内に発生する歪みを、検出コイル２０により起電力
として検出し、この検出信号を増幅器３４、検波器３６
及びＡ／Ｄ変換器３８を介して減算器４０に入力してい
る。By transmitting torque in this way, the rotation tN1
10 is detected as an electromotive force by the detection coil 20, and this detection signal is sent to the amplifier 34 and the detector 36.
and is input to the subtracter 40 via the A/D converter 38.
また、前記回転軸１０の回転角はタイミング信号発生器
４２により検出され、タイミング信号発生４２は、この
検出回転角を表すタイミング信号をＡ／Ｄ変換器３８．
減算器４０及びメ七り４４に入力している。Further, the rotation angle of the rotating shaft 10 is detected by a timing signal generator 42, and the timing signal generator 42 transmits a timing signal representing the detected rotation angle to the A/D converter 38.
It is input to a subtracter 40 and a register 44.
実施例において、前記タイミング信号発生器４２は、回
転軸１０の基準位置信号θ０と回転角度信号θとを検出
し、回転軸１０が１度回転することにその回転角を表す
タイミング信号を出力している。 そして、前記Ａ／Ｄ
変換器３８は、このようにしてタイミング信号発生器４
２からタイミング信号が入力されるたびに、検波器３６
から出力される整流検波信号３ｉをアナログ信号からデ
ジタル信号に変換し、減算器４０に向は出力してる。In the embodiment, the timing signal generator 42 detects a reference position signal θ0 and a rotation angle signal θ of the rotating shaft 10, and outputs a timing signal representing the rotation angle when the rotating shaft 10 rotates once. ing. And the A/D
Converter 38 thus converts timing signal generator 4
Each time a timing signal is input from 2, the detector 36
The rectified detection signal 3i outputted from the subtracter 40 is converted from an analog signal to a digital signal and outputted to the subtracter 40.
また、実施例において、前記メモリ４４はオフセット信
号発生器として用いられており、このメモリ４４内には
、回転軸１０の回転角に依存したオフセットデータが書
込み記憶されている。Further, in the embodiment, the memory 44 is used as an offset signal generator, and offset data depending on the rotation angle of the rotary shaft 10 is written and stored in the memory 44.
ここにおいて、例えば磁気センサ１２の出力信号からオ
フセット成分を減算除去する作業を、回転軸１０が１度
回転するごとに繰返して行おうとする場合には、前記メ
モリ４４内に、回転軸１０の０〜３６０度までの回転角
に依存した３６０個のオフセットデータを、回転＠１０
の回転角と１対１の対応１男係で指定されたアドレスを
もって書込み記憶する。Here, for example, if the operation of subtracting and removing the offset component from the output signal of the magnetic sensor 12 is to be performed repeatedly every time the rotating shaft 10 rotates once, the 0 360 offset data depending on the rotation angle up to ~360 degrees, rotation @ 10
A one-to-one correspondence with the rotation angle is written and stored using the address specified by the first person.
そして、タイミング信号発生器４２からタイミング信号
が出力されるたびに、メモリ４４は、回転軸１０の回転
角に対応したオフセット信号３−ｏｉを減悼器４２に向
は出力する。Each time the timing signal generator 42 outputs a timing signal, the memory 44 outputs an offset signal 3-oi corresponding to the rotation angle of the rotating shaft 10 to the attenuator 42.
減算器４０は、タイミング信号発生器４２から出力され
るタイミング信号に同期して、Ａ／Ｄ変換器６５から入
力される磁気センサ１２の検出信号りからオフセット信
＠ Ｓ ” Ｏｆを減算し、信号Ｅとして出力する。The subtracter 40 subtracts the offset signal @S''Of from the detection signal of the magnetic sensor 12 inputted from the A/D converter 65 in synchronization with the timing signal outputted from the timing signal generator 42, and generates a signal. Output as E.
作用
本実施例は以上の構成からなり、次に、その作用を四気
筒ガソリンレシプロエンジンの駆動系シャフトを伝達す
るトルクを測定する場合を例にとり説明する。Operation This embodiment has the above-mentioned configuration.Next, the operation will be explained by taking as an example the case where the torque transmitted through the drive system shaft of a four-cylinder gasoline reciprocating engine is measured.
周知のように、四気筒レシプロエンジンのトルク出力は
、吸気、圧縮、爆発、排気という四サイクルにおける出
力変化が四気筒分合成されたものであり、ここにおいて
、１つの気筒に着目すると、この気筒は爆発工程におい
て大きな正のトルクを出力し、他の工程ではトルクを少
し消費しその出力は負の値となる。As is well known, the torque output of a four-cylinder reciprocating engine is a combination of output changes in the four cycles of intake, compression, explosion, and exhaust for four cylinders. outputs a large positive torque during the explosion process, and consumes a small amount of torque during other processes, resulting in a negative output.
そして、このレシプロエンジンに含まれる４つの気筒は
、気筒番号で１．３，４．２の順に爆発工程を順次行っ
ており、各気筒の爆発工程及び他の一連の工程は、気筒
番号で１．３．４．２の順に１８０度づつ（１７２回転
づつ）位相がずれた状態で行われる。The four cylinders included in this reciprocating engine sequentially perform the explosion process in the order of cylinder numbers 1.3 and 4.2, and the explosion process and other series of processes for each cylinder are 1.3 and 4.2. .3.4.2 with the phase shifted by 180 degrees (172 rotations).
従って、ある１つの気筒が爆発工程でトルクを発生して
いるときには、他の３つの気筒はトルクを少しづつ消費
しており、結局エンジンから出力されるトルクは、金気
筒のトルク値の緩和となるため各気筒の爆発工程付近に
おいて最大値を示すことになる。Therefore, when one cylinder is generating torque during the explosion process, the other three cylinders are consuming torque little by little, and in the end the torque output from the engine is the relaxation of the torque value of the golden cylinder. Therefore, the maximum value is shown near the explosion stage of each cylinder.
第５図及び第６図には、このような四気筒ガソリンレシ
プロエンジンの駆動系シレフトを伝達するトルクを測定
した際の検波器３６の出力信号３ｉ及び減算器４０の出
力信号Ｅが示されている。5 and 6 show the output signal 3i of the detector 36 and the output signal E of the subtractor 40 when measuring the torque transmitting the drive system shift of such a four-cylinder gasoline reciprocating engine. There is.
本実施例のトルク測定装置を用いて、前記四気筒ガソリ
ンレシプロエンジンの駆動系シ１／フトを伝達するトル
クを測定する場合には、まず励磁コイル１６に、発振器
３０から周波数及び振幅一定の交８！電圧を印加し、強
磁性体を用いて形成された回転軸１０を交番磁化する。When measuring the torque transmitted to the drive system shaft of the four-cylinder gasoline reciprocating engine using the torque measuring device of this embodiment, first, the excitation coil 16 is supplied with an alternating current of constant frequency and amplitude from the oscillator 30. 8! A voltage is applied to alternately magnetize the rotating shaft 10 formed using a ferromagnetic material.
このとき、検出コイル２０には、前記交番磁化に直交し
た方向に誘起されたトルクに依存した信号成分３ｔ＋と
、トルクに依存しないオフセット成分Ｓｏｉと、が加算
された交流電圧が検出信号Ｓｉとして誘起され、この検
出信号Ｓｉが増幅器３４゜検波器３６を介して出力され
る。従って、検波器３６から整流検波して出力される信
号３ｉは、３ ｉ ＝３ｔｉ＋３ｏｉ
・・・（１）で表される。At this time, an AC voltage in which a signal component 3t+ dependent on the torque induced in a direction perpendicular to the alternating magnetization and an offset component Soi independent of torque is added to the detection coil 20 as a detection signal Si. This detection signal Si is outputted via an amplifier 34 and a detector 36. Therefore, the signal 3i output from the detector 36 after rectification detection is 3i = 3ti+3oi
...Represented by (1).
第５図は、このようにして検波器３６から検出出力され
る磁気センサ１２の検出信号３ｉを表しており、図中Ａ
は回転軸１０を介して負荷を接続し、エンジンから平均
１１００Ｎの定常トルクを出力している際の検出信号を
表し、Ｂは無負荷状態、すなわちトルク零でエンジンを
運転しているときの検出信号を表している。FIG. 5 shows the detection signal 3i of the magnetic sensor 12 detected and outputted from the detector 36 in this way.
B represents a detection signal when a load is connected via the rotating shaft 10 and the engine is outputting a steady torque of 1100 N on average, and B represents a detection signal when the engine is operating in a no-load state, that is, with zero torque. represents a signal.
ここにおいて、無負荷時には、検出センサ１２の検出す
るトルクに依存する信号３ｔｉは零であるため、３ｉ＝
３ｏｉとなり、従って、第５図に示す検出信号Ｂはオフ
セット成分Ｓｏｉそのものを表すことになる。Here, when there is no load, the signal 3ti that depends on the torque detected by the detection sensor 12 is zero, so 3i=
Therefore, the detection signal B shown in FIG. 5 represents the offset component Soi itself.
ここにおいて、このオフセット成分３ｏｉは、同図から
も明らかなように、回転角度に依存し、３６０度周期で
同一波形となる。Here, as is clear from the figure, the offset component 3oi depends on the rotation angle and has the same waveform in a 360-degree period.
このため、本実施例装置は、予め０〜３６０度の範囲内
の各回転角に対応するオフセット成分３ｏｉを測定し、
これをオフセットデータとしてメモリ４４内に予め格納
しておく。そして、検波器３６から検出出力される信号
Ｓｉからメモリ４４内に格納されたオフセット信号３
＝ ｏｉを減算すことにより、トルクに依存する成分Ｓ
口のみからなる検出信号Ｅを出力する。For this reason, the device of this embodiment measures the offset component 3oi corresponding to each rotation angle within the range of 0 to 360 degrees in advance,
This is stored in advance in the memory 44 as offset data. Then, an offset signal 3 stored in the memory 44 is generated from the signal Si detected and output from the detector 36.
= torque-dependent component S by subtracting oi
A detection signal E consisting only of the mouth is output.
すなわち、実施例の装置においては、タミング信号発生
器２４から、回転軸１０が１度回転する毎にその回転角
を表すタイミング信号がＡ／Ｄ変換器３８．減算器４０
及びメモリ４４に向は出力され、Ａ／Ｄ変換器６５は、
タイミング信号が入力される毎に、検波器３６から出力
される信号Ｓｉをデジタル信号に変換して減算器４０に
出力し、これと同時にメモリ４４はタイミング信号が入
力されると同時にタイミング信号により表される回転角
に対応するアドレスから、オフセット信号３”ｏｉ値を
減算器４０に向は出力する。That is, in the apparatus of the embodiment, a timing signal representing the rotation angle of the rotating shaft 10 is sent from the timing signal generator 24 to the A/D converter 38. Subtractor 40
and the direction is output to the memory 44, and the A/D converter 65
Every time the timing signal is input, the signal Si output from the detector 36 is converted into a digital signal and output to the subtracter 40, and at the same time, the memory 44 receives the timing signal and converts it into a digital signal. The offset signal 3''oi value is output to the subtracter 40 from the address corresponding to the rotation angle to be rotated.
そして、減算器４０は、タイミング信号が入力される毎
に検出信号Ｓｉ とオフセット信号５−ｏｉとを次式に
基づき演算する。The subtracter 40 calculates the detection signal Si and the offset signal 5-oi based on the following equation every time the timing signal is input.
Ｅ＝３ｉ −３−ｏｉ ・・・（
２）ここにおいて、Ａ／Ｄ変換器３８から入力される検
出信号Ｓｉに含まれるオフセット成分３ｏｉは、前述し
たように、メモリ４４から出力されるオフセット信号３
−ｏｉと等しく、従って、前記第２式は次式のように表
され、減算器４０からは伝達トルクに比例した成分Ｓｔ
ｉのみからなる検出信号Ｅをリアルタイムで出力Ｊ“る
ことができる。E=3i -3-oi...(
2) Here, as described above, the offset component 3oi included in the detection signal Si input from the A/D converter 38 is the offset component 3oi output from the memory 44.
-oi, therefore, the second equation is expressed as the following equation, and the subtracter 40 outputs a component St proportional to the transmitted torque.
A detection signal E consisting only of i can be output in real time.
Ｅ＝３ｉ −３−ｏｉ
＝ （３ｔｉ＋３ｏｉ） −３＝ ｏｉ＝３ｔ；
・・・（３）第６図は、この
ようにして減算器４０から出力される検出信号Ｅを表し
ており、モの縦軸は前記第５図に比し約５倍のスケール
で表されている。E=3i −3−oi = (3ti+3oi) −3=oi=3t;
(3) FIG. 6 shows the detection signal E outputted from the subtracter 40 in this way, and the vertical axis of E is expressed on a scale approximately five times that of FIG. 5. ing.
同図から明らかなようにレシプロエンジン特有のトルク
出力波形が回転角１度の分解能で良好に測定できる。As is clear from the figure, the torque output waveform peculiar to a reciprocating engine can be well measured with a resolution of 1 degree of rotation angle.
また同図からも明らかなように、本実施例のトルク測定
装置では、トルクの測定を回転軸１０が１度回転する毎
に行っているが、この値は要求される回転角分解能、回
転数、Ａ／Ｄ変換及びメモリアクセス時間、減算演算時
間等の各種ファクタによって決定されるものである。例
えば本実施例のように、トルク検出を回転数６ＱＯＯＲ
ＰＨの条件の下で１度毎に行う場合には、
６０／（６０００ｘ ３６０）＝２８ ｘ １Ｏ−６（
ｓ）以内の時間ですべての信号処理を行う必要があるが
、この程度の時間があれば十分余裕をもってその信号処
理を行うことが可能であり、今日の信号処理技術では、
同様の条件のもとで、０．１度ごとに前記トルク測定を
行うことも容易である。Also, as is clear from the figure, in the torque measuring device of this embodiment, torque is measured every time the rotating shaft 10 rotates once, and this value is determined by the required rotational angular resolution and rotational speed. , A/D conversion, memory access time, subtraction calculation time, and other various factors. For example, as in this embodiment, torque detection is performed at a rotation speed of 6QOOR.
When conducting once every degree under PH conditions, 60/(6000x 360) = 28 x 1O-6(
It is necessary to perform all signal processing within the time specified by S), but with this amount of time, it is possible to perform the signal processing with plenty of time, and with today's signal processing technology,
Under similar conditions, it is also easy to perform the torque measurement every 0.1 degree.
また、このような高い分解能が要求されない場合には、
前記トルクの測定を例えば、３０度毎といったようにお
おまかに行うことも可能であり、このようにすることに
よりトルク測定装置をより安価に形成することも可能で
ある。In addition, if such high resolution is not required,
It is also possible to measure the torque roughly, for example every 30 degrees, and by doing so it is also possible to form the torque measuring device at a lower cost.
以上説明したように、本実施例によれば、従来装置では
、測定が不可能であった瞬時トルクの測定をも容易に行
うことができ、本実施例の装置を例えばレシプロエンジ
ンの伝達トルクの測定に用いた場合に、エンジンの各気
筒の爆発により発生したトルクをそれぞれ分離して測定
するこも可能であり、エンジンの測定、制御、診断を良
好に行うことが可能となる。As explained above, according to this embodiment, it is possible to easily measure instantaneous torque, which was impossible to measure with conventional devices. When used for measurement, it is also possible to separately measure the torque generated by the explosion in each cylinder of the engine, allowing for better measurement, control, and diagnosis of the engine.
また、本実施例の測定装置を、電気式モータの駆動系に
おける伝達トルクの測定に用いた場合には、モータの磁
極数によるトルクの変動をも正確に検出することが可能
となり、同様に〔−夕の測定、制御、診断を良好に行う
ことができ、また、これ以外にもその他の用途、例えば
工作機械、ロボット等におけるトルクの測定にも幅広く
用いることが可能となる。Furthermore, when the measuring device of this embodiment is used to measure the transmission torque in the drive system of an electric motor, it becomes possible to accurately detect variations in torque due to the number of magnetic poles of the motor. - In addition to this, it is also possible to perform a wide range of other applications such as measuring torque in machine tools, robots, etc.
また、本実施例の装置を、例えば分解能の低いトルク測
定に用いた場合においても、検出信号からオフセット成
分を正確に除去することができるので、従来装置に比し
、より精度の高いかつ再現性の良い測定を行うことが可
能となる。In addition, even when the device of this embodiment is used, for example, for torque measurement with low resolution, it is possible to accurately remove offset components from the detection signal, resulting in higher accuracy and reproducibility than conventional devices. It becomes possible to perform good measurements.
なお、前記第１実施例は、測定信号をデジタル的に処理
する回路を用いて形成されているが、本発明の装置は、
これに限らず、測定信号をアナログ的に処理することも
可能である。Although the first embodiment is formed using a circuit that digitally processes the measurement signal, the device of the present invention has the following features:
The present invention is not limited to this, and it is also possible to process the measurement signal in an analog manner.
１２裏蒲」
第７図には、本発明の好適な第２実施例が示されており
、本実施例の特徴的事項は、第１実施例において行った
デジタル演専処理をアナログ演算処理に置換えて行うこ
とにある。FIG. 7 shows a second preferred embodiment of the present invention, and the characteristic feature of this embodiment is that the digital processing performed in the first embodiment is replaced with analog calculation processing. The purpose is to replace it.
このため、本実施例の測定装置は、前記第１図に示す装
置のＡ／Ｄ変換器３８．タイミング信号発生器４２．メ
モリ４４．減算器４８の替りに、アナログ減算器４０．
タイミング信号をアナログ出力するタイミング信号発生
器４２．オフセット信号発生器としてのアナログ波形発
生器５０を用いて形成されている。Therefore, the measuring device of this embodiment uses the A/D converter 38. of the device shown in FIG. Timing signal generator 42. Memory 44. Instead of the subtractor 48, an analog subtracter 40.
A timing signal generator 42 that outputs an analog timing signal. It is formed using an analog waveform generator 50 as an offset signal generator.
ここにおいて、前記タイミング信号発生器４２は、前記
実施例の場合と同様にして回転磁性体の回転角を検出し
、この回転角を表すタイミング信号をアナログ波形発生
器に５０に向は出力する。Here, the timing signal generator 42 detects the rotation angle of the rotating magnetic body in the same manner as in the previous embodiment, and outputs a timing signal representing this rotation angle to the analog waveform generator 50.
実施例において、このアナログ波形発生器５０には、前
記第５図の波形Ｂで示される０〜３６０度の範囲のオフ
セット成分がオフセットデータとして予め設定されてお
り、タイミング信号発生器４２から出力されるタイミン
グ信号に基づき、回転角に対応したアナログ電圧波形を
オフセット信号３′ｏｉとして減算器４２に向は出力す
る。In this embodiment, the analog waveform generator 50 is preset with an offset component in the range of 0 to 360 degrees shown by the waveform B in FIG. Based on the timing signal, the analog voltage waveform corresponding to the rotation angle is outputted to the subtracter 42 as an offset signal 3'oi.
そして、減算３４０は、検波器３６から入力される磁気
セン力１２の検出信号Ｓｔからこのオフセット信号５−
ｏｉを減算し、この減算値Ｅを出力する。Then, the subtraction 340 is performed from the detection signal St of the magnetic sensor force 12 inputted from the detector 36 to this offset signal 5-
oi is subtracted and this subtracted value E is output.
このようにして、本実施例の装置によれば、磁気センサ
１２の検出する検出信号からオフセット信号をアナログ
的に減算処理することにより、オフセット成分に影響さ
れることなく伝達トルクの測定をリアルタイムでかつ再
現性良く行うことが可能となる。In this way, according to the device of this embodiment, by subtracting the offset signal in an analog manner from the detection signal detected by the magnetic sensor 12, the transmitted torque can be measured in real time without being affected by the offset component. Moreover, it becomes possible to perform the process with good reproducibility.
特に、本実施例の装置は、測定データをアナログ信号処
理するため、前記デジタル方式に比し、極めて高速な演
算を行い、そのトルク測定をより高い分解能で行うこと
が可能となり、また測定信号をアナログ信号という連続
ωとして取扱うため、減算器４０からはまろやかな検出
信号を得ることができ、デジタル信号処理を行う場合に
見られる量子雑音の発生を有効に防止することが可能と
なる。In particular, since the device of this embodiment processes the measurement data into analog signals, it is possible to perform extremely high-speed calculations and perform torque measurements with higher resolution than with the digital method. Since it is treated as a continuous ω analog signal, a mellow detection signal can be obtained from the subtracter 40, and it is possible to effectively prevent the generation of quantum noise that occurs when performing digital signal processing.
なお、前記第１及び第２の実施例においては、磁気セン
サ１２として、励磁コア及び検出コアを十字に交差した
ものを用いた場合を例にとり説明したが、本発明はこれ
に限らず、例えば回転磁性体を取巻くリング状のコアを
２側設【プ、その一方を励磁コア、他方を検出コアとし
て用いることも可能である。In addition, in the first and second embodiments, the magnetic sensor 12 is described using a case in which the excitation core and the detection core are crossed in a cross, but the present invention is not limited to this, and for example, It is also possible to provide a ring-shaped core surrounding the rotating magnetic body on two sides, and use one side as the excitation core and the other as the detection core.
また、本発明においては、磁気センサ１２とし、複数の
コアを組合せて形成された励磁コア群、検出コア群を用
いることも可能であり、更に複数のボールを持つ各種形
状のコアを用いることも可能である。Further, in the present invention, as the magnetic sensor 12, it is also possible to use an excitation core group and a detection core group formed by combining a plurality of cores, and it is also possible to use cores of various shapes having a plurality of balls. It is possible.
ところで、以上の説明は［発明が解決しようする問題点
］において、分析したオフセット成分のうち項目（ａ）
、（ｂ）が回転に伴い周期的に変動し、項目（ｃ）、（
ｄ）、（ｅ）は安定で一定であるとして行ったが、ここ
で項目（Ｃ）すなわちｒｔａ気センサと回転磁性体との
相対位置関係の変動」があった場合で、かつ、この変動
が回転に同期して同期的に変動する場合も回転角に依存
したオフセット変動となるので本発明の方法により除去
できることは明らかである。By the way, the above explanation is based on item (a) of the analyzed offset components in [Problems to be solved by the invention].
, (b) fluctuates periodically with rotation, and items (c), (
d) and (e) are assumed to be stable and constant, but here we assume that item (C), that is, there is a fluctuation in the relative positional relationship between the RTA air sensor and the rotating magnetic body, and this fluctuation is It is clear that even in the case of synchronous fluctuations in synchronization with rotation, offset fluctuations depend on the rotation angle and can be removed by the method of the present invention.
例えば磁気センサと回転磁性体との位置合せが不正確で
芯ずれしている場合、クリアランスが回転に伴い周期的
に変化することにより、オフセットが周期的に変動する
ので、本発明の方法により効果的に除去することができ
る。For example, if the alignment between the magnetic sensor and the rotating magnetic body is inaccurate and the center is misaligned, the clearance will change periodically with rotation, and the offset will change periodically, so the method of the present invention will be effective. can be removed.
特に、磁気センサ１２として、リング状のコアと、回転
磁性体の周囲に巻回されたコイルとを有するものを用い
た場合には、磁気センサの取付は誤差により発生する回
転周波数変動を効果的に除去し、検出精度と応°答性を
更に向上させることが可能となる。In particular, when a magnetic sensor 12 having a ring-shaped core and a coil wound around a rotating magnetic material is used, the mounting of the magnetic sensor effectively suppresses rotational frequency fluctuations caused by errors. This makes it possible to further improve detection accuracy and responsiveness.
第１図は本発明にかかるトルク測定装置の好適な第１実
施例を示すブロック図、
第２図は第１図に示す装置の減算器から出力される信号
の一例を示す波形図、
第３図及び第４図は第１実施例において用いられる磁気
センサの概略説明図、
第５図及び第６図は第１実施例の装置を用いて四気筒レ
シプロエンジンから出力されるトルクの測定を行った場
合の検波器及び減算器の出力信号波形図、
第７図は本発明の好適な第２実施例を示すブロック図、
第８図及び第９図は従来のトルク測定装置に用いられる
磁気センサの概略説明図、
第１０図は従来のトルク測定装置のブロック図、第１１
図及び第１２図は第１０図に示すトルク測定装置の検波
器及び減算器の出力信号波形図である。
１０ ・・・ 回転磁性体として回転軸１２ ・・・
磁気センサ
４０ ・・・ 減算器
４２ ・・・ タイミング信号発生器
４４ ・・・ オフセット信号発生窓としてのメモリ５
０ ・・・ オフセット信号発生器としてのアナログ波
形発生器1 is a block diagram showing a preferred first embodiment of the torque measuring device according to the present invention; FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of a signal output from a subtracter of the device shown in FIG. 1; 4 and 4 are schematic explanatory diagrams of the magnetic sensor used in the first embodiment, and FIGS. 5 and 6 show the measurement of torque output from a four-cylinder reciprocating engine using the device of the first embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the present invention; FIGS. 8 and 9 are diagrams of a magnetic sensor used in a conventional torque measuring device. 10 is a block diagram of a conventional torque measuring device, and 11 is a schematic explanatory diagram of
The figure and FIG. 12 are output signal waveform diagrams of the detector and subtracter of the torque measuring device shown in FIG. 10. 10... Rotating shaft 12 as a rotating magnetic body...
Magnetic sensor 40... Subtractor 42... Timing signal generator 44... Memory 5 as an offset signal generation window
0... Analog waveform generator as offset signal generator
Claims (3)
サを用いて検出し、前記伝達トルクを磁気センサの検出
する磁歪量に基づき非接触で測定するトルク測定装置に
おいて、 前記回転磁性体の回転角を表すタイミング信号を出力す
るタイミング信号発生器と、 前記回転磁性体の回転角に依存して磁気センサから出力
されるオフセット信号が予め設定され、前記タイミング
信号に基づき回転角に応じたオフセット信号を順次出力
するオフセット信号発生器と、 前記磁気センサの検出信号からオフセット信号を減算す
る減算器と、 を含み、前記減算器の出力に基づき回転磁性体の伝達ト
ルクの測定を行うことを特徴とするトルク測定装置。(1) A torque measuring device that detects the amount of magnetostriction of a rotating magnetic body that transmits torque using a magnetic sensor, and measures the transmitted torque in a non-contact manner based on the amount of magnetostriction detected by the magnetic sensor, comprising: a timing signal generator that outputs a timing signal representing a rotation angle; and an offset signal output from a magnetic sensor depending on the rotation angle of the rotating magnetic body is set in advance, and an offset according to the rotation angle is set based on the timing signal. An offset signal generator that sequentially outputs signals; and a subtracter that subtracts the offset signal from the detection signal of the magnetic sensor, and the transmission torque of the rotating magnetic body is measured based on the output of the subtracter. Torque measuring device.
オフセット信号発生器は、予め回転磁性体の各回転角に
依存したオフセット信号を記憶したメモリを含み、タイ
ミング信号発生器から出力されるタイミング信号に基づ
き回転角に応じたオフセット信号を出力することを特徴
とするトルク測定装置。(2) In the device according to claim (1), the offset signal generator includes a memory that stores in advance an offset signal depending on each rotation angle of the rotating magnetic body, and the offset signal is output from the timing signal generator. A torque measuring device characterized by outputting an offset signal according to a rotation angle based on a timing signal.
セット信号発生器は、予め回転磁性体の各回転角に依存
したオフセット信号を記憶した波形発生器を含み、タイ
ミング信号発生器から出力されるタイミング信号に基づ
き回転角に依存したオフセット信号をアナログ波形とし
て出力することを特徴とするトルク測定装置。(3) In the device according to claim (1), the offset signal generator includes a waveform generator that stores in advance an offset signal depending on each rotation angle of the rotating magnetic body, and the offset signal generator includes a waveform generator that stores an offset signal depending on each rotation angle of the rotating magnetic body, and A torque measuring device characterized in that it outputs an offset signal dependent on a rotation angle as an analog waveform based on a timing signal.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19681785A JPS6255533A (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | Torque-measuring apparatus |
| US06/903,139 US4697459A (en) | 1985-09-04 | 1986-09-03 | Torque measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19681785A JPS6255533A (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | Torque-measuring apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255533A true JPS6255533A (en) | 1987-03-11 |
| JPH0462327B2 JPH0462327B2 (en) | 1992-10-06 |
Family
ID=16364152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19681785A Granted JPS6255533A (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | Torque-measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255533A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029968A (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-12 | Babcock Hitachi Kk | Blower performance diagnostic device |
| JPH02181622A (en) * | 1988-12-30 | 1990-07-16 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Physical quantity detector |
| JP2010066166A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Tokyo Keiso Co Ltd | Correction method of auto-balanced wavefront measuring device |
| JP2010280332A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Jtekt Corp | Electric power steering apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10473536B2 (en) * | 2017-08-11 | 2019-11-12 | Bently Nevada, Llc | Gap compensation for magnetostrictive torque sensors |
-
1985
- 1985-09-04 JP JP19681785A patent/JPS6255533A/en active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029968A (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-12 | Babcock Hitachi Kk | Blower performance diagnostic device |
| JPH02181622A (en) * | 1988-12-30 | 1990-07-16 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Physical quantity detector |
| JP2010066166A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Tokyo Keiso Co Ltd | Correction method of auto-balanced wavefront measuring device |
| JP2010280332A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Jtekt Corp | Electric power steering apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462327B2 (en) | 1992-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |