專利名稱：扭矩測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種扭矩測量裝置、特別是一種能夠對發動機、電動機、工業機械等的樞軸中的扭矩進行非接觸測量的扭矩測量裝置。
在日本專利NO.169326中公開了這種扭矩測量裝置。在這種裝置中，在一個具有軟磁性和磁致伸縮特性的樞軸的外表面形成一對刻痕區，這對刻痕區的傾斜方向相反，並且跟樞軸的轉動軸線成45°角，在每個刻痕區外面各繞有一個激勵線圈和一個檢測線圈。
按照這種結構，刻痕區呈磁各向異性。每個刻痕區的導磁率隨傳遞的扭矩而改變，這種改變被檢測線圈檢測出來。由于兩個刻痕區傾斜方向相反，此時，如果有一個壓力沿刻痕方向作用在一個刻痕區，則將有一個張力作用在另一個刻痕區。結果在一個檢測線圈中的檢測電壓隨扭矩的增大而增大，而在另一個檢測線圈中的檢測電壓則減小。對這些檢測線圈中的檢測電壓求差分就可以得到一個指示扭矩變化的扭矩檢測電壓。
在日本專利申請公開公報59-166827號中公開了另一種常規的扭矩檢測裝置。在這種裝置中，不是如前述日本專利169326號中所述的那樣形成一些刻痕區，而是用粘合，鍍敷或其他方法在一個轉軸的表面上形成傾斜方向相反的非晶形軟磁層。按照這種結構，也可以對沒有磁致伸縮特性的樞軸測量扭矩。
然而，若用這些常規結構進行測量，在沒有施加扭矩時從兩個檢測線圈輸出的檢測電壓之間的平衡將隨溫度的變化和其他跟時間有關的變化而發生改變。這是由于扭軸材料的磁特性(導磁率和磁致伸縮因素)的變化和由穿過樞軸表面的磁力線引起的鐵損的變化以及由于材料和制造上的原因引起的激勵線圈、檢測線圈和樞軸上磁層等質量的改變而造成的。結果靈敏度、零點(當扭矩為零時的輸出值)及其它量將發生變化，造成測得的扭矩值的誤差。
根據上述情況，本發明的目的是防止由于平衡、零點和靈敏度的變化而造成的扭矩測量值的誤差。
為達到這個目的，本發明的第一方面在于給出一種結構，它包括具有第一和第二扭矩檢測用磁各向異性區和能夠檢測在各扭矩檢測用磁各向異性區中導磁率的變化的第一和第二檢測線圈的扭矩檢測裝置，其中各扭矩檢測區是在一個傳遞扭矩的樞軸的外表面上形成的，它們以相反的方向傾斜，相對于所述樞軸的轉動軸線形成一定角度，因而有相應的磁各向異性;以及具有第一和第二校正用磁各向異性區和能夠檢測在各校正用磁各向異性區中導磁率變化的第一和第二校正線圈的校正裝置，其中各校正用磁各異性區是在所述樞軸的所述第一和第二扭矩檢測用磁各向異性區附近的外表面形成的，它們的磁各向異性平行于所述樞軸的轉動軸線。
按照這種結構，校正用磁各向異性區具有平行于樞軸的轉動軸線的磁各向異性，校正線圈的輸出幾乎不受樞軸中的扭矩的影響;因此，只給出跟導磁率和磁致伸縮因子有關的輸出。因為各校正用磁各向異性區和校正線圈分別位于各扭矩檢測用磁各向異性區和檢測線圈附近，所以可以從扭矩檢測數據中分離出不同的誤差並校正之。
本發明的第二個方面在于給出一種結構，它包括具有第一和第二扭矩檢測用磁各向異性區和能夠檢測在各扭矩檢測用磁各向異性區中導磁率的變化的第一和第二檢測線圈的扭矩檢測裝置，其中各扭矩檢測用磁各向異性區是在一個傳送扭矩的樞軸的外表面上形成的，它們以相反的方向傾斜，相對于所述樞軸的轉動軸線形成一定的角度，因而有相應的磁各向異性;以及具有一個跟傳遞扭矩的樞軸分開並且設有負荷的校正軸以及圍繞校正軸安裝的第一和第二校正線圈的校正裝置。
其中所述校正裝置具有跟所述扭矩檢測裝置基本相同的磁特性並且安裝在所述扭矩檢測裝置的附近。
按照這樣的結構，因為校正軸跟傳遞扭矩的樞軸分開，它設有負荷。因此，檢測兩個校正線圈的輸出並且控制一個交流激勵信號源使校正線圈的檢測電壓保持恒定，就可以校正在扭矩檢測時由于溫度變化和跟時間有關的各種變化造成的種種誤差而不受扭矩信號的影響。
本發明的第三個方面在于給出一種結構，它包括在傳遞扭矩的樞軸的外表面形成的第一和第二磁各向異性區，它們以相反的方向傾斜，跟所述樞軸的轉動軸線形成一定的角度，因而有相應的磁各向異性能夠檢測在所述磁各向異性區中導磁率的變化的第一和第二檢測線圈;以及保證當沒有扭矩加于所述樞軸上時從兩個檢測線圈輸出的檢測信號值彼此相等的控制裝置。
按照這種結構，能夠用控制裝置來消除由于溫度的變化和跟時間有關的變化引起的兩個檢測部分之間平衡的偏移而不受加在樞軸上的扭矩的影響，因而也防止了由于所述偏移而產生的誤差。
本發明的第四個方面在于給出一種結構，它包括一個扭矩檢測用磁各向異性區，它傾斜地跟一個傳遞扭矩的樞軸的轉動軸線形成一定角度，因而有相應的磁各向異性;
一個在扭矩檢測用磁各向異性區附近樞軸的外表面形成的校正用磁各向異性區，它平行于樞軸的轉動軸線呈磁各向異性;
分別對應于所述扭矩檢測用磁各向異性區和所述校正用磁各向異性區而安裝的一個檢測線圈和一個校正線圈以及對校正線圈的激勵電壓進行校正以保證所述校正線圈給出的測得數據等于某一參考值並且相應地對所述檢測線圈的激勵電壓進行控制的裝置。
按照這種結構，因為校正線圈的激勵電壓被控制使得測得數據等于某一參考值，並且與之相應地控制檢測線圈的激勵電壓，使得檢測靈敏度保持恒定。于是在恒定扭矩下檢測電壓的梯度和輸出電平保持恒定;並且防止扭矩檢測靈敏度發生改變。在這種情況下，因為校正用磁各向異性區跟樞軸的軸線相平行，校正線圈的輸出不受作用在樞軸上的扭矩的影響。所以，由校正線圈給出的測得數據被控制得為一常數，跟樞軸上是否加有扭矩以及扭矩的大小無關，也跟樞軸的磁特性隨時間和溫度而發生的變化無關;于是，檢測線圈的靈敏度保持恒定。
圖1是根據本發明的第一個實施例制作的扭矩測量裝置的原理圖;
圖2為方框圖，說明圖1中的扭矩測量裝置以及用于測量扭矩的電子線路;
圖3表示當沒有誤差時各檢測線圈輸出的檢測電壓;
圖4表示根據圖3得到的一個扭矩信號;
圖5表示各扭矩檢測區之間失去平衡時的各檢測電壓;
圖6表示根據圖5得到的一個扭矩信號;
圖7表示以預定的靈敏度得到的各檢測電壓;
圖8表示當靈敏度改變時的各檢測電壓;
圖9是圖2所示的電路的操作時序圖;
圖10是根據本發明的第二個實施例制作的扭矩測量裝置的結構;
圖11表示圖10所示的樞軸的主要部分以及其周圍;
圖12表示根據本發明的第二個實施例的修改方案制作的扭矩測量裝置的結構;
圖13本示根據本發明的第三個實施例制作的扭矩測量裝置的結構;
圖14表示圖13所示的樞軸的主要部分及其周圍;
圖15表示根據本發明的第四個實施例制作的扭矩測量裝置;
圖16表示圖15所示的樞軸的主要部分及其周圍;
圖17用舉例方式表示圖15所示的裝置給出的各核測電壓;
圖18是圖15所示裝置的操作時序圖。
第一實施例在圖1中，數字11代表一個把發動機的輸出功率傳遞到一個工作機的樞軸，在該樞軸11的外表面上形成扭矩檢測用磁各向異性區12和13，它們以相反的方向傾斜，相對于樞軸11的轉動軸線形成20°-60°的角度，最好是45°角，因而有相應的磁各向異性，並且它們沿軸向離開一預定的距離。如前面所述，這些檢測用磁各向異性區12和13可以用在樞軸11的外表面刻痕或用粘結、鍍敷或其他方法在樞軸11的外表面上形成非晶形鐵磁層而得到。
在沿軸向彼此分開并位于所述扭矩檢測用磁各向異性區12和13的兩側處有校正用磁各向異性區14和15，它們是在所述扭矩檢測用磁各向異性區12和13附近樞軸11的外表面上形成的，這些校正用磁各向異性區14和15具有跟樞軸11的轉動軸線相平行的磁各向異性，它們采用跟扭矩檢測用磁各向異性區12和13同樣的工藝，例如刻痕或非晶形層法，使其軸向地呈磁各向異性。
激勵線圈16、17、18和19分別置于磁各向異性區12、13、14和15的外圍。跟扭矩檢測用磁各向異性區12和13相關的檢測線圈20和21以及跟正用磁各向異性區14和15相關的校正用線圈22和23分別安裝在激勵線圈16、17、18和19的外面。數字24代表一個由鐵磁性材料例如硅鐵片或鐵氧體做成的磁芯，它規定了磁力線的通路，同時也用作為安裝各線圈16到23的外殼。
圖2表示一個扭矩測量電路。在該圖中，數字25代表一個振蕩器，它連到一個功率放大器形式的第一交流功率源26。跟第一功率源26並行地連到振蕩器25的輸出端的還有也是功率放大器形式的第二功率源27的輸入端，激勵線圈16和18互相串聯且連到第二功率源27，而激勵線圈17和19也互相串聯且連到第一功率源26，檢測線圈20和21以及校正線圈22和23分別通過整流器28、29、30和31，濾波器32、33、34和35(它們各由一個電阻和一個電容組成)以及模數轉換器36、37、38和39連到CPU40。
一個用來關斷兩個功率源26和27的輸出的功率源關斷信號線41經過一個數模轉換器42連到CPU40。連到CPU40的還有兩個功率源控制信號線43和44。它們用來調節構成兩個功率源26和27的功率放大器的放大倍數以控制功率源的輸出，數字45和46代表在信號線43和44處的數模轉換器，數字47代表一個參考值設定裝置，它適于把一個數字式設置或軟件設置的參考值ES傳輸給CPU40。此外，還有一個時序電路48連到CPU40以規定本電路的操作時序。數字49代表一個扭矩信號的輸出端。數字50、51和52代表一些手動開關，它們用于校正下面將講到的各種誤差，這些校正是同本電路的操作時序無關的。
現在說明基于上述裝置進行的操作，當功率源26和27接通時，在檢測線圈20和21以及校正線圈22和23中出現輸出電壓，上述各電壓在相應各模數變換器37、38、36和39的輸出端即CPU40的輸入端取值V1、V2、S1和S2，這些值在CPU40中作進一步的算術處理，變換成V1′、V2′、S1′和S2′。
當一扭矩作用于樞軸11上時，從檢測線圈20和21輸出的電壓通過各模數變換器后取值V1和V2(如圖3所示)。如下面所述，這些值V1和V2在CPU40中進行處理，變換成值V1′和V2′。差(V1′-V2′)乘上一個適當的值K，其乘積K(V1′-V2′)就作為扭矩信號從輸出端49輸出。圖4表示根據圖3中的輸出V1和V2得出扭矩信號T的一個例子。
由于溫度變化和跟時間有關的變化造成的誤差將按下面的方法校正。
首先，進行零點調整。為此，以預定的時序，例如每分鐘一次，通過功率源關斷信號線41關斷兩個功率源26和27的輸出。于是，因為激勵線圈16、17、18和19的激勵電壓為零，從檢測線圈20和21以及校正線圈22和23輸出的電壓也為零。所以，如果各模數變換器36、37、38和39的輸出值不為零，例如V1＝ε1，V2＝ε2，S1＝σ1，S2＝σ2，那么這些誤差是由于某些原因。例如電子學線路中的溫度漂移造成的，于是由CPU40通過算術運算進行校準，使V1′＝V1-ε1、V2′＝V2-ε2、S1′＝S1-σ1以及S2′＝S2-σ2。在進行零點校正的算術運算完成后。V1′＝V2′＝S1′＝S2′＝0。在完成零點調整后的時序中，得到經過電路誤差ε1、ε2、σ1和σ2校正的新數據V1′、V2′、S1′和S2′。
下一步，進行兩個檢測部分和兩個校正部分的平衡校正。由于樞軸的磁特性受溫度變化或長期交變的扭矩的影響或者由于扭矩測量裝置內的溫度變化。檢測線圈20和21之間會失去平衡，當檢測線圈20和21之間失去平衡時，檢測電壓V1和V2如圖5所示，而與其相應的扭矩信號T也變得跟正常狀態不同，如圖6所示所以，要進行校正。
CPU40算出校正電壓S1和S2經過校準后的數據S1′和S2′以及它們的差S1′-S2′，一個控制信號通過功率源控制信號線43反饋到第二功率源27來控制功率源27使得S1′-S2′＝0。這樣，同時地調節了串聯的激勵線圈16和18的激勵電壓，校正了輸出S1和V1，同時也就校正了S1和S2之間的平衡，即V1和V2之間的平衡。結果，如圖5和圖6所示的曲線得到校正，達到一個接近于V1＝V2的狀態。
再其次，進行靈敏度校正。在上述步驟中進行了所述的平衡校正，兩個信號V1′和V2′的輸出線的交點A位于零扭矩線上，如圖7所示。然而，如果樞軸的磁特性由于溫度的變化而改變，則兩個信號V1′和V2′的輸出線的斜率(亦即靈敏度)也改變，平均電平也從圖7中所示的Em改變到圖8所示的Em′，結果，由K(V1′-V2′)所表示的扭矩信號線的斜率(見圖4)以及測量靈敏度都發生了變化。
所以，要進行校正。使Em′回到預定值Em並且恢復預定的斜率以保證靈敏度保持不變。
兩個信號之和V1′+V2′(它等于平均值的兩倍)被用來作為表征平均值的檢測值。要進行控制以保證這個量等于由參考值設定裝置47輸入到CPU40的設定值Es，即(V1′+V2′)-Es＝0。具體地說，通過功率源控制信號線44調節第一和第二功率源26和27，使它們的輸出電平同時地增大或減小，于是實現了使V1′+V2′等于Es的控制而不會破壞兩個檢測部分之間的平衡。當這兩個信號的輸出電平V1′和V2′用這種方法恢復到預定值時，它們的傾斜角也同時恢復到預定的值，如圖8中的虛線所示，這樣，就完成了靈敏度的校正。
前述零點校正，平衡校正和靈敏度校正就是按由時序電路48給出這種預定的次序進行的。例如，假定一個循環為1分鐘，則零點校正在第一個50毫秒內進行，然后在下一個50毫秒內作平衡校正，而靈敏度校正在整個時期內一直進行，也就是說，在余下的時間內進行許多次。在零點校正和平衡校正期間，輸出端49給出的是上一循環結束時的扭矩信號。
除這種自動循環操作外，還可以根據要求作手動校正。
例如，如果按下零點校正的手動開關50，由其給出的信號被取入CPU40，在這個開關按下的期間，重復地進行前述零點校正操作。這時，可以用適當方法通知操作員零點校正在繼續進行。當不再按開關時，就輸出根據校正后的數據測得的扭矩值K(V1′-V2′)。
如果按下平衡校正的手動開關51，就進行前述的平衡校正操作。即使樞軸上沒有加扭矩，但兩邊的檢測部分之間失去了平衡，使得扭矩指示不為零(如圖6所示)，在這種情況下就要手動平衡校正。
當用靈敏度校正的手動開關來進行手動校正，例如當本裝置制作完畢時，用一個杠桿和一個重物把一個額定的基準扭矩加到樞軸11上，並調節參考值設定裝置47使所指示的值跟額定值相符。
如上所示，按照本裝置，所有溫度變化，跟時間有關的變化和扭矩輸出信號的零點的變化都能夠自動地校正。特別是在扭矩加載期間由于溫度變化而造成的靈敏度的變化和零點的變化可以自動地得到校正。此外，電子處理電路也很簡單，除了模數變換器36、37、38和39以及數模轉換器42、45和46外只有CPU40。這是因為各種誤差自動校正都由軟件來完成。
雖然為了簡單起見在前面沒有說明，除了進行跟溫度變化及和時間有關的變化相關的零點校正外，還有制成裝置后進行的零點校正。校正時樞軸11上未加扭矩且操作零點校正手動開關50，就是說，對本裝置制成后進行第一次調整時是沒有力矩的。同時，把由于兩個檢測部分之間不平衡而在扭矩輸出端49輸出的扭矩指示值B0儲存在CPU40中的一個非易失性存儲器中。在此后輸出端49輸出的扭矩指示值實際上是K＝(V1′-V2′)-B0第二個實施例跟第一個實施例不同，在圖11中，傳遞扭矩的樞軸11的外表面只有一對傾斜的扭矩檢測用磁各向異性區12和13。
在樞軸11附近，有一個不受扭矩作用的校正軸55，它處在跟樞軸基本上相同的環境條件中，包括溫度，在此校正軸55上有校正用磁各向異性區56和57，跟樞軸11上的扭矩檢測用磁各向導性區12和13一樣它們也以相反的方向相對于軸55的軸線傾斜20-60度，最好是45度。
圍繞各磁各向異性區12、13、56和57的外表面分別放有激勵線圈16、17、18和19，此外，圍繞各激勵線圈16、17、18和19外表面分別放有跟扭矩檢測用磁各向異性區12和13相關的檢測線圈20和21以及跟校正用磁各向異性區56和57相關的校正線圈22和23。數字24和54代表由軟磁材料做成的磁芯，它們提供了磁力線的通路並且用作為安置各線圈的外殼。在制造時要使得圍繞樞軸11的扭矩檢測部分和圍繞軸55的校正部分有基本上的相同的磁特性，如使各磁各向異性區有相同的性能。
圖10表示本裝置包括一個電子線路的完整的結構。在該圖中，凡在圖2中也出現的部件仍用相同的數字表示。但是在這里，激勵線圈16和18串聯在一起並連到第一功率源26，而激勵線圈19和17串聯在一起並連到第二功率源27。
按照這種結構，跟在第一種實施例的情況一樣，以圖9所示的時序進行零點校正，平衡校正和靈敏度校正。這些校正的詳細情況跟第一種實施例一樣，在此略去。在此裝置中同樣也有手動開關50、51和52，可以根據要求進行所述各種校正。在本實施例中，出現在扭矩輸出端49處的扭矩指示值也以簡化的方式示于圖10中。
圖12表示一種具有變型的軸55的裝置，在這個變型例子中，軸55上設有形成磁各向異性區。只要圍繞樞軸11的扭矩檢測部分和圍繞軸55的校正部分的磁特性的一致性沒有變壞，即使省去磁各向異性區，在實際上也不會有問題。也就是說，如果軸11和55的磁特性隨溫度的改變基本上相同，則在軸55上不形成磁各向異性區是允許的。
還可以跟在圖1中所示的校正用磁各向異性區14和15一樣，在軸55上形成一個跟軸55的軸線相平行的磁各向異性區，這里沒有畫出來。
第三個實施例在圖14中，跟第二個實施例一樣，傳遞扭矩的樞軸11的外表面只形成一對扭矩檢測用磁各向異性區12和13。圍繞各磁各向異性區12和13分別放有激勵線圈16和17。同樣，圍繞這些激勵線圈16和17的外面分別放有檢測線圈20和21。
圖13表示整個裝置包括一個電子線路的詳細情況。在該圖中，跟第一和第二實施例一樣，數字25代表一個振蕩器，26和27代表第一和第二功率源。激勵線圈16連到第二功率源27，而激勵線圈17連到第一功率源26。檢測線圈20和21分別通過整流器29和30、濾波器33和34以及模數轉換器37和38連到CPU40。
一個用于關斷兩個功率源26和27的輸出的功率源關斷信號線40跟一個數模轉換器42一起連到CPU40。
連到CPU40的還有功率源控制信號線43和44，它們調節構成所述兩個功率源26和27的功率放大器的放大倍數以調節功率源的輸出。數字45和46代表在信號線43和44上的數模轉換器，數字47表示一個參考值設定裝置，它用存儲器把數字式設置或軟件設置的參考值Es輸入到CPU40。一個時序電路48也連到CPU40，它為本電路產生運行的時序，數字49代表扭矩信號的輸出端，數字50、51、和52代表各手動開關。
現在說明根據上述結構進行的操作，跟上述第一和第二實施例中的操作一樣，當一扭矩作用在樞軸11上時，在扭矩輸出端49處顯示一扭矩指示值K(V1′-V2′)。為了簡明起見，在這里也略去在制造本裝置時根據兩個檢測部分的平衡調節進行零點校正的說明。
在對由于溫度變化或隨時間的變化造成的各種誤差所作的校正中，零點校正和靈敏度校正跟第一和第二實施例相同，所以不再敘述。
因此將詳細地說明兩個檢測部分的平衡校正。
這時，先要在CPU40中判斷扭矩負載是否為零或接近于零。這一點由CPU40將扭矩信號K(V1′-V2′)和參考值相比較而做到。例如，把扭矩信號K(V1′-V2′)的額定值的1%，設置為參考值ED，當扭矩信號K(V1′-V2′)的值小于此參考值時就可以進行平衡校正。一個控制信號通過一功率源控制信號線43送到第二功率源27來調節它的輸出使得V1′-V2′＝0這樣，V1′和V2′之間的平衡就得到校正。結果，跟第一實施例那樣，圖5和6所示的失去平街的情況被校正為圖3和4所示的情況。
為什么只有在扭矩信號值K(V1′-V2′)為零或小于額定扭矩的1%時才進行平衡校正，其原因在于當有扭矩作用于樞軸11上時，在信號V1′和V2′中還有扭矩引起的分置(見圖3-6)，不能進行平衡校正。而取小于額定扭矩的1%的理由在于，通常當任何扭矩加到樞軸11上時，考慮到機械效率，自然應該輸出至少高于某一值的扭矩信號，可以有把握地說，在額定值的1%范圍內實質上沒有扭矩。當扭矩信號值K(V1′-V2′)超過額定扭矩的1%時，不能進行平衡校正。
前述零點校正，靈敏度校正和平衡校正都是跟第一和第二實施例一樣按照圖9所示的時序進行，同樣也有手動開關50、51和52以根據需要進行所述各種糾正。
第四實施例在圖16中，一個樞軸11的外表面有一扭矩檢測用磁各向異性區12，它相對于樞軸11的軸線形成一個角度，還有一個校正用磁各向異性區14，它位于所述檢測用磁各向異性區12的附近並且跟軸線平行地伸展。激勵線圈16和17圍繞各向異性區12和14安放，此外，圍繞激勵線圈16和17的外面放有一個跟扭矩檢測用磁各向異性區12相應的檢測線圈20和一個跟校正用磁各向異性區14相應的校正線圈22。數字24代表一個磁芯。
圖15表示本裝置包括一個電子線路的完整的結構。在該圖中，數字25代表一個振蕩器，26代表一個交流功率源。激勵線圈16和17互相串聯且連到功率源26，檢測線圈20和校正線圈22分別通過整流器29和28、濾波器33和32以及模數轉換器37和36連到CPU40。一個用于關斷功率源26的功率源關斷信號線41跟一個數模轉換器42一起連到CPU40。此外，一個用于控制功率源26輸出的功率源控制信號線44通過一個數模轉換器46連到CPU40。數字47代表一個時序電路;49代表扭矩信號的輸出端;50和52代表各手動開關。
現在說明根據上述結構進行的操作。當加上功率源時、檢測線路圈20和校正線圈22各輸出一定電壓，所述各電壓在相應模數轉換器36和37的輸出端，即CPU40的輸入端分別有值V和S。
跟第一到第三實施例一樣，根據關斷功率源26的輸出時的V和S的值作零點校正，以后對V和S值進行算術處理以得到值V′和S′。
但是，在這種條件下，即使沒有扭矩，在功率源26重新接通后得到的指示值K(V′-S′)也不一定為零。這是因為檢測部分和校正部分在磁性方面不一定平衡。因此，如果已知沒有扭矩(例如當本裝置首次調整時或當樞軸11沒有被驅動時)，可以按下手動開關50以進行手動的零點調整。于是從開關50給出的一個信號被輸入CPU40，CPU40從所述指示值K(V′-S′)中減去在輸出端49處的扭矩指示值B使得輸出端49的輸出值為零。值B被儲存在CPU40中，直到下一次手動校正。此后，值K(V′-S′)-B被用作為指示值。這一過程相應于第一到第三實施例中的手動“平衡校正”。
下一步作靈敏度校正，若本裝置特性由于溫度變化等原因而改變了，則信號V′和S′就如圖17中的雙點劃線所表示的那樣垂直偏移(不計零點校正值B)，根據從檢測線圈20來的信號得到的校準值V′的傾斜率也發生改變。結果，由K(V′-S′)表示的扭矩信號T的傾斜角也發生改變。
于是，通過功率源控制信號線44增大或減小功率源26的輸出電平可以使激勵線圈16和17的激勵電壓同時地增大或減小，直到根據從校正線圈22來的信號得到的校準值S′等于由參考值設定裝置47輸入到CPU40中的設定值Es，即S′-Es＝0。這樣在圖17中用雙點劃線表示的值V′和S′被校正到實線所示的值，標準值V′的斜率恢復到預定的狀態;從而校正了扭矩測量的靈敏度。
因為校正用磁各向異性區14跟樞軸11的軸線平行地伸展，如圖17所示，根據校正線圈22輸出信號得到的校準值S′為一常數，跟扭矩的大小無關。所以，無論扭矩是否存在及其大小，都可以對測量的靈敏度進行校正。
圖18表示圖15的電路的動作時序，所述時序跟圖9所示時序相似。然而如上所述，CPU40只自動地進行零點校正和靈敏度校正。
在要用手動開關52進行靈敏度手動校正時，可以用一個杠桿和一個重物把額定的扭矩加到樞軸11上並調節參考值設定裝置47使得現行的指示值等于額定值。
在前面各實施例中所說明的電子線路都可以利用，並可略去所述電路的一些功能。例如，可以只利用控制零點的電路、控制靈敏度的電路或控制平衡的電路。當只要求以高的準確度控制零點的變化，或者只要求以高的準確度控制靈敏度而對零點的控制可以較粗或其他情況下，這些電路是適用的。這種結構的優點是能夠簡化控制電路和控制過程。而且可以用沒有CPU的模似電子線路。
權利要求
1.一種測量作用在一個樞軸上的扭矩的裝置，包括在一個傳遞扭矩的樞軸的外表面上形成的第一和第二刻痕區，它們以相反的方向傾斜，相對于所述樞軸的軸線形成一定角度，因而有相應的磁各向異性，能夠檢測在所述各刻痕區中導磁率的變化的第一和第二檢測線圈，以及保證當沒有扭矩作用于所述樞軸時從兩個檢測線圈輸出的檢測信號值彼此相等的控制裝置。
2.一種如權利要求1所述的裝置，它還包括跟第一和第二檢測線圈相應的第一和第二激勵線圈，其中所述第一和第二激勵線圈分別連到第一和第二交流功率源。
3.一種如權利要求2所述的裝置，其中控制裝置能夠控制功率源之一使由兩個檢測線圈給出的檢測信號值相等。
4.一種如權利要求2所述的裝置，它還包括在扭矩測量期間以適當的時序關斷第一和第二功率源的輸出的裝置，用來得到當所述各功率源關斷時由第一和第二檢測線圈給出的測量值的裝置，以及把關斷所述各功率源時對兩個檢測線圈中的讀數從所述各功率源不再關斷時由兩個檢測線圈給出的測量值中減去從而對測量值進行校準的裝置。
5.一種由權利要求4所述的裝置，其中控制裝置能夠進行控制使由兩個檢測線圈給出的測量數據的校準值相等。
6.一種如權利要求5所述的裝置，它還包括用來控制兩個功率源的裝置，使得無論是否有扭矩作用于該樞軸上，由兩個檢測線圈給出的測量數據的校準值之和等于一恒定參考值。
7.一種如權利要求6所述的裝置，它還包括以固定的時序執行下述各過程之一，或依次執行其中之兩個或兩個以上的過程的裝置校準由兩個檢測線圈給出的測量數據，控制功率源之一使得當沒有扭矩作用在樞軸上時由兩個檢測線圈給出的測量數據的校準值相等;以及控制兩個功率源使無論是否有扭矩作用于該樞軸上，由兩個檢測線圈給出的測量數據的校準值之和為一恒定參考值。
8.一種如權利要求7所述的裝置，它還包括可以跟固定時序無關地在任何時刻手動地執行上述三個過程中至少一個過程的裝置。
9.一種如權利要求1所述的裝置，其中控制裝置能夠進行控制以保證當判斷輸出扭矩值為零或接近于零和判斷實質上沒有扭矩作用時，由兩個檢測線圈給出的檢測信號值相等。
全文摘要
一種用于非接觸測量一個軸上的扭矩的裝置。在一個傳遞扭矩的軸上至少有一個檢測用磁各向異性區，后者傾斜地相對于該軸的轉動軸線形成一定角度。一個檢測線圈安放在檢測用磁各向異性區的外圍。當檢測線圈的檢測電壓由于溫度變化及跟時間有關的變化而發生改變時，將發生檢測靈敏度和零點的改變，導致扭矩測量的誤差。增添一個對靈敏度和零點的改變進行校正的裝置就可以得到正確的測量值。
文檔編號G01L3/10GK1060527SQ91108938
公開日1992年4月22日 申請日期1988年12月27日 優先權日1987年12月28日
發明者吉村茂夫, 石野連信郎, 高田史郎, 木村一司 申請人:久保田鐵工株式會社
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