JP2011017578A - トルクセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力側筒21に、トーションバー10の捻れに応じて、出力側筒22の基準スリット61との重なり量が相互に逆方向に増減する二つのスリット62、63とを設け、入力側筒21の内側から第1駆動コイル31と第2駆動コイル32で磁束を印加する。そして、出力側筒22外側において、直列接続した第1検出コイル41と第1補償コイル410との両端に誘起された信号の位相と、直列接続した第2検出コイル42と第2補償コイル420との両端に誘起された信号の位相との位相差を測定回路50で算出する。第1検出コイル41と第1補償コイル410との巻き線の巻き方向と、第2検出コイル42と第2補償コイル420との巻き線の巻き方向とは逆巻き方向とする。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、トーションバーの捻れ量に応じて開口面積が変化する窓を通過させた磁束の位相変化よりトルクを検出するトルクセンサにおいて、その測定精度を向上することを課題とする。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図1aはトルクセンサの正面を、図1bはトルクセンサの左側面を、図1cはトルクセンサの右側面を、図1dはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側(図1a、dにおける右方)端と出力側(図1a、dにおける左方)端との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー10と、トーションバー10に当該トーションバー10の入力側で固定された入力側筒21と、トーションバー10に当該トーションバー10の出力側で固定された出力側筒22と、第1駆動コイル31と、第2駆動コイル32と、第1検出コイル41と、第2検出コイル42と、測定回路50と、第1補償コイル410と、第2補償コイル420を有している。
そして、図1dに示すように、第1駆動コイル31と第2駆動コイル32とは、巻き方向(したがって発生磁束の方向)が、相互に逆向きとなっている。また、第1検出コイル41と第1補償コイル410とは、巻き方向が相互に逆向きとなっており、第2検出コイル42と第2補償コイル420とは、巻き方向が相互に逆向きとなっている。
次に、入力側筒21は、非磁性導電体を用いて形成されており、同軸入れ子状に間隔をあけて配置された二つの両底面の無い中空の円筒形状部である内筒部と外筒部をトーションバー10の出力側端で連結した形状を有する。そして、入力側筒21の内側の円筒形状部である内筒部がトーションバー10の入力側に固定されている。また、入力側筒21は、出力側筒22の内側に、出力側筒22と同軸入れ子状に配置されるように設けられている。
すなわち、図2aに示すように、出力側筒22の側壁には、複数の周方向に並んだスリットである基準スリット61が設けられている。
また、図2bに示すように入力側筒21の外筒部の、第1駆動コイル31が第1検出コイル41と対面する部分には周方向に並んだスリットである第1検出用スリット62が、第2駆動コイル32が第2検出コイル42と対面する部分には周方向に並んだスリットである第2検出用スリット63が設けられている。
すなわち、図4aに示すように、測定回路50は、発振回路51と、第1差動増幅器52と、第2差動増幅器53と、位相差検出回路54とを有している。そして、発振回路51は、交流の駆動信号を生成して、直列に接続された第1駆動コイル31と第2駆動コイル32に印加して一次磁束を発生し、第1差動増幅器52は、直列接続された第1検出コイル41と第1補償コイル410の両端に誘起起電力によって生じる検出信号を増幅し、第2差動増幅器53は、直列接続された第2検出コイル42と第2補償コイル420の両端に誘起起電力によって生じる検出信号を増幅する。
ここで、以上のように第1補償コイル410と第2補償コイル420を設けた効果を示す。
無負荷でトーションバー10を回転させたときに、図4aに示す第1補償コイル410と第2補償コイル420を設けた構成によって測定回路50で計測された位相差を図5b1に、図4bに示すように第1補償コイル410と第2補償コイル420を設けずに第1検出コイル41の両端を第1差動増幅器52に、第2検出コイル42の両端を第2差動増幅器53に接続した構成によって測定回路50で計測された位相差を図5b2に示す。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、以上で説明してきた実施形態では、第1駆動コイル31と第2駆動コイル32を出力側筒22の外周側に設け、第1検出コイル41と第2検出コイル42と第1補償コイル410と第2補償コイル420を入力側筒21の内筒部と外筒部の間に配置するようにしてもよい。また、基準スリット61を入力側筒21に、第1検出用スリット62と第2検出用スリット63を出力側筒22に設けるように構成してもよい。また、入力側筒21をトーションバーの出力側に、出力側筒22をトーションバーの入力側に固定するようにしてもよい。
Claims (3)
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第1円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第2円筒と、
測定部とを有し、
前記第1円筒と前記第2円筒とのうちの一方には基準スリットが設けられており、
前記第1円筒と前記第2円筒とのうちの前記基準スリットが設けられていない方には、軸方向の位置を異ならせて配置した第1検出用スリットと第2検出用スリットとが設けられており、
前記測定部は、
前記第2円筒の内周側と前記第1円筒の外周側とのうちの一方側に、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて配置した第1駆動コイルと第2駆動コイルと、
前記第2円筒の内周側と前記第1円筒の外周側とのうちの前記駆動コイルが配置されていない方側に、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて配置した第1検出コイルと第2検出コイルと第1補償コイルと第2補償コイルと、
前記駆動コイルを交流駆動する駆動回路と、
計測回路とを有し、
前記第1検出用スリットと前記第2検出用スリットとは、前記トーションバーの捩れに応じた量、前記基準スリットとの前記トーションバーの径方向に見た重なりの量が変化すると共に、前記トーションバーの捩れに応じた前記基準スリットとの前記重なりの量の変化量が、前記第1検出用スリットと前記第2検出用スリットとで相互に異なる量となるように配置されており、
前記第1検出コイルと前記第1補償コイルとは直列接続されており、前記第2検出コイルと前記第2補償コイルとは直列接続されており、前記第1検出コイルと前記第1補償コイルとの巻き線の巻き方向は逆方向であり、前記第2検出コイルと前記第2補償コイルとの巻き線の巻き方向は逆方向であり、
前記第1駆動コイルと前記第1検出コイルとは軸方向位置が前記第1検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、前記第2駆動コイルと前記第2検出コイルとは軸方向位置が前記第2検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、前記第1補償コイルと前記第2補償コイルとは、軸方向位置が、前記第1検出用スリット及び前記第2検出用スリットと重ならないように配置されており、
前記計測回路は、前記直列接続された第1検出コイルと第1補償コイルの両端に誘起された電圧信号と、前記直列接続された第2検出コイルと第2補償コイルの両端に誘起された電圧信号の位相差を検出することを特徴とするトルクセンサ。
- 請求項1または2記載のトルクセンサであって、
前記第1検出コイルと前記第2検出コイルとは、軸方向に見て、隣接して配置されており、前記第1補償コイルは、軸方向に見て、当該第1補償コイルと前記第1検出コイルとの間に前記第2検出コイルが位置するように配置され、前記第2補償コイルは、軸方向に見て、当該第2補償コイルと前記第2検出コイルとの間に前記第1検出コイルが位置するように配置されていることを特徴とするトルクセンサ。
- 請求項1または2記載のトルクセンサであって、
前記基準スリットは、軸方向位置を異ならせて配置した、前記第1検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第1基準スリットと、前記第2検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第2基準スリットとより構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
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|---|---|---|---|
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