JP2829538B2 - Torque detector - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、回転駆動される回転軸のトルクを検出する
トルク検出装置に関し、特に詳細には、回転軸に互いに
離して2つの磁気記録媒体を固定し、それらに記録した
信号を再生したときの両信号の位相差に基づいてトルク
を検出する装置に関するもである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detecting device for detecting a torque of a rotating shaft driven to rotate, and more particularly, to two magnetic recording media separated from each other on the rotating shaft. And a device that detects torque based on the phase difference between the two signals when the signals recorded on the signals are reproduced.
(従来の技術) 近年、自動車におけるトルク検出の必要性は増大しつ
つある。特に、トルクコンバータを用いた自動変速機で
は、出力軸のトルクを検出することでその特性の大幅な
改善が期待されている。トルク検出の必要性は自動車に
限られるものではないが、とりわけ、自動車に適用する
に当たっては、検出トルクの範囲が広いこと、さらに、
トルク変動を精度良く検出することが必要となる。(Prior Art) In recent years, the need for torque detection in automobiles has been increasing. In particular, in an automatic transmission using a torque converter, a significant improvement in its characteristics is expected by detecting the torque of the output shaft. The necessity of torque detection is not limited to automobiles, but especially when applied to automobiles, the range of detected torque is wide,
It is necessary to accurately detect torque fluctuation.
従来より、トルク検出装置としては、トルクの負荷に
よる回転軸のねじれ角を測定し、そのねじれ角からトル
クを求める装置が広く知られている。より具体的には、
測定対象である回転軸に少なくとも2つのロータリエン
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からねじれ角
を求め、トルクに換算するというものである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a torque detection device, a device that measures a torsion angle of a rotating shaft due to a torque load and obtains torque from the torsion angle is widely known. More specifically,
2. Description of the Related Art There is known an arrangement in which at least two rotary encoders are arranged on a rotating shaft to be measured. That is, the torsion angle is obtained from the phase difference Δt between the detection signals from the individual encoders, and is converted into torque.
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、磁気記録手段を用いたも
のがあるが、自動車用に適用するには、精度および有用
性の点から磁気記録手段によるものが最適である。磁気
記録ロータリエンコーダを用いた従来技術としては、予
め磁気信号を記録した磁性層を有する回転ディスクやド
ラムを回転軸に固定するとともに、それに対向する所定
の位置に磁気センサを配設したものが知られている(例
えば実開昭62−150644号、特開昭62−239031号公報参
照)。The types of encoders include those using optical means, those using magnetic means, and those using magnetic recording means. The means is best. As a conventional technique using a magnetic recording rotary encoder, there is known a technique in which a rotating disk or a drum having a magnetic layer on which a magnetic signal is recorded in advance is fixed to a rotating shaft, and a magnetic sensor is disposed at a predetermined position facing the rotating disk or drum. (See, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 62-150644 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-239031).
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の磁気記録ロータリエンコーダを
用いた従来技術では、回転軸にねじれ歪みが残留して蓄
積するため、回転ディスクやドラムに記録された信号と
検出センサとの相対位置が徐々にずれてしまい、トルク
検出精度が経時劣化するという問題がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the related art using the above-described magnetic recording rotary encoder, since the torsional distortion remains and accumulates on the rotating shaft, the signal recorded on the rotating disk or the drum and the detection sensor Are gradually shifted, and the accuracy of torque detection deteriorates with time.
このような問題を解決するため、上述した磁気センサ
に代えて磁気記録再生ヘッドを配し、この磁気ヘッドを
用いて磁気記録媒体に随時信号を記録可能とすることが
考えられる。すなわち、 回転軸に対して、その軸方向に互いに所定距離をおい
て2つの磁気記録媒体を固定し、 これらの磁気記録媒体のそれぞれに対向させて磁気ヘ
ッドを配設した上で、 これらの磁気ヘッドのそれぞれに所定周波数の記録信
号を送って、磁気記録媒体に位置信号を記録させる記録
回路と、 上記位置信号を読み取った2つの磁気ヘッドが各々出
力する再生信号の位相を比較し、その比較結果に基づい
て回転軸に加わるトルクを算出するトルク演算手段、 とを設けることにより、磁気記録媒体に記憶される信号
を適宜書換え可能なトルク検出装置が実現される。In order to solve such a problem, a magnetic recording / reproducing head may be provided instead of the above-described magnetic sensor, and a signal may be recorded on a magnetic recording medium at any time using the magnetic head. That is, two magnetic recording media are fixed at a predetermined distance from each other in the axial direction with respect to the rotation axis, and a magnetic head is provided so as to face each of these magnetic recording media. A recording circuit that sends a recording signal of a predetermined frequency to each of the heads and records a position signal on a magnetic recording medium, and compares the phases of reproduction signals output by the two magnetic heads that read the position signal, and compares the comparison. And a torque calculating means for calculating a torque applied to the rotating shaft based on the result, thereby realizing a torque detecting device capable of appropriately rewriting a signal stored in the magnetic recording medium.
(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は、トルク検出のレンジが
広く、またトルク検出精度の経時劣化も防止可能となる
が、その半面、別の問題を有していることが分かった。(Problems to be Solved by the Invention) The torque detection device having the above configuration has a wide range of torque detection and can prevent deterioration of the torque detection accuracy over time, but has another problem. I understood.
すなわち、上記磁気ヘッドとしては一般に誘導型のも
のが用いられるが、その際、磁気ヘッドと磁気記録媒体
との相対速度が高いと、磁気ヘッドの再生信号は第3図
(1)のCに示すように正弦波形となるのに対し、上記
相対速度が低いと、再生信号は同図(1)のDに示すよ
うにパルス状微分波形となってしまう。より詳しく説明
すると、磁気ヘッドからの磁気信号再生出力Vは有効磁
束をφ、コイル巻き数をnとすると、 であり、再生出力Vは磁束φの時間変化に依存する。That is, an inductive type magnetic head is generally used. At this time, if the relative speed between the magnetic head and the magnetic recording medium is high, the reproduced signal of the magnetic head is indicated by C in FIG. 3 (1). In contrast to the sinusoidal waveform, if the relative speed is low, the reproduced signal will have a pulsed differential waveform as shown at D in FIG. More specifically, the magnetic signal reproduction output V from the magnetic head is represented by φ as the effective magnetic flux and n as the number of coil turns. And the reproduction output V depends on the time change of the magnetic flux φ.
このように再生信号の波形が変化する場合は、回転軸
が高速回転しているときは再生信号をそのまま後段の信
号処理回路に入力するのに対し、回転軸が低速回転して
いるときは、再生信号を一度正弦波形に変換してから後
段に入力する、というように複雑かつ面倒な信号処理が
必要になる。In the case where the waveform of the reproduction signal changes as described above, the reproduction signal is directly input to the subsequent signal processing circuit when the rotation axis is rotating at high speed, whereas when the rotation axis is rotating at low speed, Complicated and troublesome signal processing is required, such as once converting a reproduced signal into a sine waveform and then inputting it to the subsequent stage.
この信号処理の煩雑化を避けようとすれば、再生信号
波形が必ずパルス状微分波形となる比較的低回転の領域
か、あるいは再生信号波形が必ず正弦波形となる比較的
高回転の領域でしかトルク検出を行なえないことにな
り、前述した自動車におけるトルク検出には適用困難と
なる。In order to avoid the complication of the signal processing, only in a relatively low rotation region where the reproduced signal waveform is always a pulse-like differential waveform, or in a relatively high rotation region where the reproduced signal waveform is always a sine waveform. As a result, torque detection cannot be performed, which makes it difficult to apply to torque detection in the above-described automobile.
なお、上記相対速度が低い場合でも再生信号が必ず正
弦波形となるように、記録信号の周波数をかなり高くし
ておくことも考えられる。しかしそうした場合、トルク
検出時の上記相対速度が高いと、再生信号を周波数が著
しく高くなり、磁気ヘッド等の信号再生系の周波数特性
から外れてトルク検出が不可能になることもある。Note that it is conceivable that the frequency of the recording signal is considerably increased so that the reproduced signal always has a sine waveform even when the relative speed is low. However, in such a case, if the relative speed at the time of torque detection is high, the frequency of the reproduction signal becomes extremely high, which may deviate from the frequency characteristics of a signal reproduction system such as a magnetic head, making it impossible to detect torque.
本発明は上記のような事情に鑑みていなされたもので
あり、回転軸の広い回転数領域に亘ってトルクを精度良
く検出可能で、磁気ヘッドからの再生信号の処理も簡単
なトルク検出装置を提供することを目的とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a torque detection device that can accurately detect torque over a wide rotation speed region of a rotating shaft and that can easily process a reproduction signal from a magnetic head. It is intended to provide.
(課題を解決するための手段) 本発明のトルク検出装置は、前述した通りの2つの磁
気記録媒体と、それらの対して各々設けられた磁気ヘッ
ドと、記録回路と、トルク演算手段とを備えたトルク検
出装置において、 上記磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度(通常磁
気ヘッドは固定であり、その場合は回転軸の回転速度と
同義である)を検出する速度検出手段と、 磁気ヘッドに印加する記録信号の周波数を、上記速度
検出手段が検出した相対速度の増大に応じて高くなるよ
うに制御する記録周波数制御手段とを設けたことを特徴
とするものである。(Means for Solving the Problems) The torque detecting device of the present invention includes the two magnetic recording media as described above, the magnetic heads respectively provided for the two magnetic recording media, a recording circuit, and torque calculating means. A speed detecting means for detecting a relative speed between the magnetic head and the magnetic recording medium (usually the magnetic head is fixed, in which case it is synonymous with the rotation speed of the rotating shaft); Recording frequency control means for controlling the frequency of the recording signal to be applied so as to increase in accordance with an increase in the relative speed detected by the speed detection means.
また本発明による別のトルク検出装置は、前述した通
りの2つの磁気記録媒体と、それらに対して各々設けら
れた磁気ヘッドと、トルク演算手段とを備えたトルク検
出装置において、 上記と同情の速度検出手段と、 同じく上記同様の記録周波数制御手段と、 上記磁気記録媒体が固定された回転軸にその周方向に
亘って等ピッチで配設された複数の磁気点等からなる検
出点と、 上記回転軸が回転されるとき、上記複数の検出点を検
出して、該検出点のピッチおよび回転軸の回転数で規定
される周波数の基準信号を発生する回路とを設け、 そして記録回路は、上記基準信号の周波数と対応した
周波数の記録信号を磁気ヘッドに送って位置信号を記録
するように構成したことを特徴とするものである。Another torque detecting device according to the present invention is a torque detecting device including two magnetic recording media as described above, a magnetic head provided for each of the magnetic recording media, and torque calculating means. A speed detection unit, a recording frequency control unit also similar to the above, and a detection point including a plurality of magnetic points and the like arranged at equal pitches along a circumferential direction on a rotating shaft on which the magnetic recording medium is fixed, A circuit for detecting the plurality of detection points when the rotation shaft is rotated, and generating a reference signal having a frequency defined by the pitch of the detection points and the rotation speed of the rotation shaft; and A recording signal having a frequency corresponding to the frequency of the reference signal is sent to a magnetic head to record a position signal.
(作用) 第2図の(1)、(2)に示すように、矢印A方向に
回転される回転軸1の周表面上に磁気記録層2を形成
し、この磁気記録層2に磁気ヘッド3により位置信号を
記録する場合を考える。なお以下では、磁気ヘッドと磁
気記録媒体との相対速度を、回転軸の回転速度として考
える。(Operation) As shown in (1) and (2) of FIG. 2, a magnetic recording layer 2 is formed on the peripheral surface of a rotating shaft 1 rotated in the direction of arrow A, and a magnetic head is formed on the magnetic recording layer 2. Consider a case in which a position signal is recorded by using No. 3. In the following, the relative speed between the magnetic head and the magnetic recording medium is considered as the rotation speed of the rotating shaft.
ここで、まず記録信号の周波数が固定であると仮定す
ると、記録される磁気点Mpの間隔は、位置信号記録時の
回転軸1の回転数が比較的低い場合は、概略同図(1)
図示のように比較的小さくなり、一方回転軸1の回転数
が比較的高い場合は、同図(2)図示のように比較的大
きくなる。Here, first, assuming that the frequency of the recording signal is fixed, the interval between the magnetic points Mp to be recorded is approximately the same as FIG. 1A when the rotation speed of the rotating shaft 1 at the time of recording the position signal is relatively low.
When the rotation speed of the rotating shaft 1 is relatively high as shown in the drawing, the rotation speed becomes relatively large as shown in FIG.
これら第2図(1)、(2)に示される磁気点Mpを読
み取って得られる再生信号の波形を、読取り時の回転数
Rと対応付けて示すと、それぞれ第3図の(1)、
(2)のようになる。すなわち、位置信号記録時の回転
数が低いほど、再生信号の周波数は総体的に高くなる。
そこで、記録状態が第2図(1)の場合は、読取り時回
転数がR1以上で再生信号が正弦波形となるのに対し、記
録状態が第2図(2)の場合は、読取り時回転数がR
2(R1<R2)以上にならないと、再生信号は正弦波形と
ならない。The waveforms of the reproduced signals obtained by reading the magnetic points Mp shown in FIGS. 2 (1) and 2 (2) are shown in association with the rotational speed R at the time of reading.
It becomes like (2). That is, the lower the number of rotations at the time of recording the position signal, the higher the frequency of the reproduced signal as a whole.
Therefore, if the recording state of FIG. 2 (1) reads during speed while reproducing signals by R 1 or a sinusoidal waveform, if the recording state of FIG. 2 (2), at the time of reading Rotation speed is R
If it does not exceed 2 (R 1 <R 2 ), the reproduced signal will not have a sine waveform.
したがって、前述した再生信号波形の変換を行なわな
いとすれば、トルク検出可能な回転数領域は、再生信号
波形が共通のB1あるいはB2の範囲となる。Therefore, if not performed conversion of the reproduced signal waveform described above, the rotational speed region capable torque detection is a range reproduced signal waveform of the common B 1 or B 2.
次に、本発明装置におけるように位置信号記録時の回
転数増大に応じて記録信号周波数を制御する場合につい
て考える。この場合、信号記録時の回転数が比較的高い
と記録信号周波数が上げられるから、その際の磁気点Mp
の間隔は、第2図(2)図示の状態よりも小さくなる。
つまりこの磁気点間隔は、第2図(1)図示の状態に近
付く。よってこの際の読取り時回転数Rと再生信号波形
との関係は、第3図(1)の状態に近くなる。説明容易
化のために、記録回転数が比較的高い場合も、磁気点間
隔が第2図(1)の状態と同じとされたとすれば、前記
領域B2よりも広い回転数領域B2′において、再生信号波
形が一定(正弦波形)に揃えられることになる。Next, a case where the recording signal frequency is controlled in accordance with an increase in the number of rotations at the time of recording the position signal as in the apparatus of the present invention will be considered. In this case, if the number of revolutions during signal recording is relatively high, the recording signal frequency is increased, and the magnetic point Mp at that time is increased.
Is smaller than the state shown in FIG. 2 (2).
That is, this magnetic point interval approaches the state shown in FIG. 2 (1). Therefore, the relationship between the reading rotational speed R and the reproduced signal waveform at this time is close to the state shown in FIG. For purposes of explanation easier, if the recording speed is relatively high, if the magnetic point interval is the same as the state of FIG. 2 (1), said region B 2 rpm range B 2 wider than ' In (2), the reproduction signal waveform is adjusted to a constant (sine waveform).
反対に、位置信号記録時の回転数が比較的低い場合
に、記録信号周波数を低下させるようにしても、結果的
には該回転数の増大に応じて記録信号周波数が増大する
形となる。こうして、記録時回転回転数が比較的低い場
合に、磁気点Mpの間隔が例えば第2図(2)の状態と等
しくされたいものとすると、その際の再生信号波形は第
3図(2)の状態と同じとなる。したがってこの際は、
前記領域B1よりも広い回転数領域B1′において、再生信
号波形が一定(微分波形)に揃えられることになる。Conversely, if the rotation speed at the time of recording the position signal is relatively low, even if the recording signal frequency is decreased, the recording signal frequency will increase as the rotation speed increases. Thus, if the rotation speed during recording is relatively low, and the interval between the magnetic points Mp is desired to be equal to, for example, the state shown in FIG. 2B, the reproduced signal waveform at that time is shown in FIG. 3B. It is the same as the state. Therefore, in this case,
In a wide speed range B 1 'than the region B 1, so that the reproduced signal waveform is aligned to the constant (differential waveform).
なお上記の説明からも明らかなように、記録信号周波
数を位置信号記録時の回転数と比例するように制御すれ
ば、磁気点間隔はいかなる場合も一定となり、したがっ
て読取り時回転数と再生信号周波数との関係も常に一定
となる。再生信号周波数の変動を抑える上では、そのよ
うにするのが最も望ましいと言えるが、実装置に適用す
るに当たっては、装置コスト等も勘案して、位置信号記
録時の回転数に1つあるいは複数のしきい値を設定し、
該回転数が各しきい値を上回る毎に、記録信号周波数を
より大きい値に切り換えるようにしてもよい。As is clear from the above description, if the recording signal frequency is controlled so as to be proportional to the rotation speed at the time of recording the position signal, the magnetic point interval becomes constant in any case. Is always constant. In order to suppress the fluctuation of the reproduction signal frequency, it is most preferable to use such a method. However, when applying the method to an actual device, one or more rotation speeds at the time of recording the position signal are taken into consideration in consideration of the device cost and the like. Set the threshold for
The recording signal frequency may be switched to a larger value each time the rotation speed exceeds each threshold value.
また、記録時回転数に応じて変えられる各記録信号の
周波数は、再生信号波形を常に正弦波形とするのか、あ
るいは常に微分波形とするのか、その要求に応じて定め
ればよい。In addition, the frequency of each recording signal that can be changed according to the number of revolutions during recording may be determined according to the requirement whether the reproduction signal waveform is always a sine waveform or always a differential waveform.
なお、前述したような検出点を回転軸に設け、この検
出点のピッチおよび回転軸の回転数で規定される周波数
の基準信号を発生させ、この基準信号の周波数と対応し
た周波数の記録信号を磁気ヘッドに送るように記録回路
を構成した本発明のトルク検出装置においては、位置信
号の記録時に回転軸の回転数が変動するとそれに比例す
るように記憶信号の周波数が変化するので、結局位置信
号は回転数に拘らず常に上記検出点のピッチに対応した
一定ピッチで記録されるようになる。A detection point as described above is provided on the rotation axis, a reference signal having a frequency defined by the pitch of the detection point and the rotation speed of the rotation axis is generated, and a recording signal having a frequency corresponding to the frequency of the reference signal is generated. In the torque detection device of the present invention in which the recording circuit is configured to send the signal to the magnetic head, the frequency of the storage signal changes in proportion to the fluctuation of the rotation speed of the rotating shaft during the recording of the position signal. Is always recorded at a constant pitch corresponding to the pitch of the detection points, regardless of the rotational speed.
(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
第1図は、本発明の一実施例によるトルク検出装置を
示すものである。例えば自動車用自動変速機の出力軸で
ある回転軸10は、図示しないエンジンの駆動力を受け
て、その長軸周りに回転する。該回転軸10は、一例とし
て左端が上記エンジン側に連結され、右端が負荷に連結
される。FIG. 1 shows a torque detecting device according to one embodiment of the present invention. For example, a rotating shaft 10, which is an output shaft of an automatic transmission for an automobile, rotates around its long axis by receiving a driving force of an engine (not shown). As an example, the rotating shaft 10 has a left end connected to the engine side and a right end connected to a load.
回転軸10の外周上には、互いに所定距離をおいて2つ
の磁気記録層11、12が設けられている。このような磁気
記録層11、12は、エポキシ系樹脂等のバインダー中にフ
ェライト等の磁気粉末を分散させた塗料を回転軸10の表
面に塗布あるいは印刷する、さらにはテープレコーダー
等に用いられる磁気テープを回転軸10の表面に接着す
る、等によって形成することができる。On the outer periphery of the rotating shaft 10, two magnetic recording layers 11, 12 are provided at a predetermined distance from each other. Such magnetic recording layers 11 and 12 are applied or printed on the surface of the rotating shaft 10 with a coating material in which a magnetic powder such as ferrite is dispersed in a binder such as an epoxy resin, and further used in a tape recorder or the like. The tape can be formed by bonding the tape to the surface of the rotating shaft 10.
また各磁気記録層11、12に近接、対向させて、誘導型
の磁気ヘッド13、14が配設されている。これらの磁気ヘ
ッド13、14はそれぞれ記憶/再生切替回路15、16を介し
て、記録回路17および増幅器18に接続されている。この
増幅器18はローパスフィルタ19を介して波形整形回路20
に接続され、この波形整形回路20はトルク演算回路21に
接続されている。In addition, inductive magnetic heads 13 and 14 are arranged close to and opposed to the magnetic recording layers 11 and 12, respectively. These magnetic heads 13 and 14 are connected to a recording circuit 17 and an amplifier 18 via storage / reproduction switching circuits 15 and 16, respectively. This amplifier 18 is connected to a waveform shaping circuit 20 through a low-pass filter 19.
The waveform shaping circuit 20 is connected to a torque calculation circuit 21.
一方上記回転軸10には歯車30が固定され、該歯車30の
周面に対向させて電磁ピックアップ31が配設されてい
る。歯車30すなわち回転軸10が回転しているとき、電磁
ピックアップ31はその回転数に対応した出力S1を発す
る。回転数検出器32はこの出力S1を受け、それに基づい
て回転軸10の回転数を求める。回転数検出器32は求めた
回転数を示す信号S2を比較回路33に入力する。On the other hand, a gear 30 is fixed to the rotating shaft 10, and an electromagnetic pickup 31 is arranged to face the peripheral surface of the gear 30. When the gear 30, that is, the rotating shaft 10 is rotating, the electromagnetic pickup 31 emits an output S1 corresponding to the rotation speed. The rotation speed detector 32 receives the output S1, and determines the rotation speed of the rotation shaft 10 based on the output S1. The rotation speed detector 32 inputs a signal S2 indicating the obtained rotation speed to the comparison circuit 33.
なお回転軸10の回転数は、磁気記録層11、12と磁気ヘ
ッド13、14との相対速度と一義的に対応するものであ
り、よって本実施例においては上記歯車30、電磁ピック
アップ31および回転数検出器32が、上記の相対速度を検
出する手段を構成している。Note that the rotation speed of the rotating shaft 10 uniquely corresponds to the relative speed between the magnetic recording layers 11 and 12 and the magnetic heads 13 and 14. Therefore, in the present embodiment, the gear 30, the electromagnetic pickup 31, and the rotation speed The number detector 32 constitutes a means for detecting the relative speed.
次に、上記の構成によるトルク検出操作について説明
する。回転軸10が負荷から開放されて回転していると
き、記録回路17は所定周波数のパルス信号からなる記憶
信号S4を発する。なおこの記録信号S4の周波数は2つの
値のうちの一方に選択されるものであるが、それについ
ては後述する。このとき記録/再生切替回路15、16は、
記録指示状態に設定されており、よって上記記録信号S4
がそれぞれ磁気ヘッド13、14に印加される。それにより
磁気記録層11、12には、回転軸10の周方向に等間隔で並
ぶ磁気点列からなる位置信号が記録される。Next, the torque detecting operation according to the above configuration will be described. When the rotating shaft 10 is rotating while being released from the load, the recording circuit 17 issues a storage signal S4 including a pulse signal of a predetermined frequency. The frequency of the recording signal S4 is selected to one of two values, which will be described later. At this time, the recording / reproduction switching circuits 15 and 16
The recording instruction state is set, and therefore the recording signal S4
Is applied to the magnetic heads 13 and 14, respectively. As a result, the magnetic recording layers 11 and 12 record position signals composed of a series of magnetic points arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 10.
トルク検出に際しては、記録/再生切替回路15、16が
再生指示状態に設定される。それにより磁気ヘッド13、
14からは、各々磁気記録層11、12に記録されている上記
位置信号を読み取った再生信号S5、S6が出力される。こ
れらのS5、S6は、後述する理由により常に正弦波形とな
っており、増幅器18およびローパスフィルタ19を介して
波形整形回路20に入力される。波形整形回路20はこれら
の再生信号S5、S6を、それらの各々と周期が等しい方形
波信号S5′、S6′に整形し、それらをトルク演算回路21
に入力させる。At the time of torque detection, the recording / reproduction switching circuits 15 and 16 are set to a reproduction instruction state. Thereby, the magnetic head 13,
From 14 are output reproduction signals S5 and S6 obtained by reading the position signals recorded on the magnetic recording layers 11 and 12, respectively. These S5 and S6 always have a sine waveform for a reason described later, and are input to the waveform shaping circuit 20 via the amplifier 18 and the low-pass filter 19. The waveform shaping circuit 20 shapes these reproduced signals S5 and S6 into square wave signals S5 'and S6' having the same period as each of them, and
Input.
トルク演算回路21は、入力された方形波信号S5′、S
6′の周期Tと、互いの間の位相差tとに基づいて、 TRQ=A×(2πt/T) として駆動トルクTRQを求める。なお上式におけるA
は、磁気記憶層11と12との距離、回転軸10の横弾性係数
および直径によって定められる係数である。トルク演算
回路21は、こうして求めたトルクTRQの値を示す信号St
を出力する。The torque calculation circuit 21 receives the square wave signals S5 ', S5
Based on the period T of 6 'and the phase difference t between each other, the driving torque TRQ is determined as TRQ = A × (2πt / T). A in the above equation
Is a coefficient determined by the distance between the magnetic storage layers 11 and 12, the coefficient of transverse elasticity and the diameter of the rotating shaft 10. The torque calculation circuit 21 outputs a signal St indicating the value of the torque TRQ thus obtained.
Is output.
次に、磁気ヘッド13、14が出力する再生信号S5、S6
を、トルク検出時の回転軸10の回転数に拘わらず常に正
弦波形とする点について説明する。前述のようにして磁
気記録層11、12に位置信号を記録する際、比較回路33は
回転数検出基32が出力した回転数信号S2を受け、該信号
S2が示す回転数と所定のしきい値N0との大小を比較す
る。なおこのしきい値N0は、例えば回転軸10の最大回転
数Nmaxの1/2等に設定される。比較回路33は上記の比較
結果を示す信号S3を、記録回路17に入力する。Next, reproduction signals S5, S6 output from the magnetic heads 13, 14
Will be described with respect to the fact that a sine waveform is always obtained irrespective of the rotation speed of the rotating shaft 10 at the time of torque detection. When recording the position signals on the magnetic recording layers 11 and 12 as described above, the comparison circuit 33 receives the rotation speed signal S2 output from the rotation speed detection base 32 and receives the signal.
S2 is compares the magnitude of the rotation speed with a predetermined threshold value N 0 shown. Note this threshold N 0 is set to, for example, 1/2, etc. of the maximum rotation speed Nmax of the rotary shaft 10. The comparison circuit 33 inputs the signal S3 indicating the comparison result to the recording circuit 17.
記録回路17はこの信号S3を受け、回転軸10の回転数が
しきい値N0以下の場合はい記録信号S4の周波数をf1に、
一方回転軸10の回転数がしきい値N0を超えている場合は
記録信号S4の周波数をf2(f1<f2)に設定する。このよ
うに記録信号S4の周波数を、記録時の回転軸10の回転数
に応じて設定することにより、前述した通りの理由で、
トルク検出時の回転数と再生信号S5、S6の周波数との対
応が、位置信号が高回転下で記録された場合と低回転下
で記録された場合とで著しく異なることを防止できる。
そこで、上記2つの周波数f1、f2を適切に定めておくこ
とにより、トルク検出時の回転軸10の回転数がいかなる
値を取っているときでも、再生信号S5、S6の波形を常に
正弦波形とすることができる。Recording circuit 17 receives the signal S3, the frequency of the speed have in the case of less than the threshold value N 0 recorded signal S4 of the rotary shaft 10 to f 1,
On the other hand, when the rotational speed of the rotary shaft 10 exceeds the threshold value N 0 sets the frequency of the recording signal S4 to f 2 (f 1 <f 2 ). By setting the frequency of the recording signal S4 in accordance with the rotation speed of the rotating shaft 10 during recording in this manner, for the same reason as described above,
It is possible to prevent the correspondence between the rotation speed at the time of torque detection and the frequency of the reproduction signals S5 and S6 from being significantly different between the case where the position signal is recorded under high rotation and the case where the position signal is recorded under low rotation.
Therefore, by appropriately setting the two frequencies f 1 and f 2 , the waveforms of the reproduced signals S5 and S6 are always sinusoidal regardless of the rotation speed of the rotating shaft 10 at the time of torque detection. It can be a waveform.
なお、再生信号S5、S6の波形を常に正弦波形とするた
めには、周波数f1、f2をより高くするのが有利である
が、再生信号S5、S6の周波数が余りに高いとそれらを正
しく検出するのが不可能となることもある。そこでこれ
らの周波数f1,f2は、磁気ヘッド13、14の再生特性や、
増幅器18、ローパスフィルタ19の特性をも考慮し定める
必要がある。In order to always sinusoidal waveform of the reproduction signal S5, S6, which is advantageously a higher frequencies f 1, f 2, them correctly and too high frequencies of the reproduced signal S5, S6 Sometimes it is impossible to detect. Therefore, these frequencies f 1 and f 2 are determined by the reproduction characteristics of the magnetic heads 13 and 14,
It is necessary to determine in consideration of the characteristics of the amplifier 18 and the low-pass filter 19 as well.
一方、周波数f1,f2の設定次第で、再生信号S5、S6の
波形を常に微分波形とすることも可能である。On the other hand, depending on the settings of the frequencies f 1 and f 2 , the waveforms of the reproduction signals S5 and S6 can always be differentiated.
また磁気記録媒体は上記実施例におけるように回転軸
10の周表面と平行に形成する他、回転軸10にディスクを
固定し、このディスクの表面に形成してもよい。Also, the magnetic recording medium has a rotating shaft as in the above embodiment.
In addition to forming the disk parallel to the peripheral surface of the disk 10, the disk may be fixed to the rotating shaft 10 and formed on the surface of the disk.
また回転軸10の回転数を検出するためには、上記の構
成の他、例えば回転軸周方向に等間隔で並ぶ多数のスリ
ットを有して回転軸10に固定されたスリット板と、上記
スリットを介して相対向する発光素子および受光素子か
らなる光学式ピックアップと備えたもの等を採用するこ
ともできる。さらにはこの回転数検出手段として、磁気
記録層11、12と同様の磁気記録層と、そこに記録されて
いる磁気パターンを読み取る磁気ヘッドとからなるもの
を用いることもできる。Further, in order to detect the number of rotations of the rotating shaft 10, in addition to the above configuration, for example, a slit plate fixed to the rotating shaft 10 having a number of slits arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft, and the slit An optical pickup having a light-emitting element and a light-receiving element opposed to each other via an optical pickup may be employed. Further, as the rotation speed detecting means, a means comprising a magnetic recording layer similar to the magnetic recording layers 11 and 12 and a magnetic head for reading a magnetic pattern recorded thereon may be used.
次に第4図を参照して、本発明の第2実施例について
説明する。なおこの第4図において、前記第1図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説
明は省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, elements that are the same as the elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
この第4図の装置においては回転軸10の周面上に、磁
気記録層11、12と同様の磁気記録層41、42が形成され、
これらの磁気記録層41、42に各々対向させて磁気ヘッド
43、44が設けられている。磁気記録層41、42には、予め
回転軸10を無負荷、一定回転数で回転させたときに、図
示しない記憶回路と磁気ヘッド43、44を用いて、正確に
所定ピッチで並ぶ磁気点列(検出点列)が書き込まれて
いる。これらの磁気点列は、一方の磁気記録層41に記録
されるものが、他方の磁気記録層42に記録されるものと
比べてより大きいピッチで書き込まれている。In the apparatus shown in FIG. 4, magnetic recording layers 41 and 42 similar to the magnetic recording layers 11 and 12 are formed on the peripheral surface of the rotating shaft 10,
A magnetic head is provided facing these magnetic recording layers 41 and 42, respectively.
43 and 44 are provided. When the rotating shaft 10 is previously rotated at no load and at a constant rotation speed, the magnetic recording layers 41 and 42 use a storage circuit (not shown) and the magnetic heads 43 and 44 to accurately align a magnetic dot sequence at a predetermined pitch. (Detection point sequence) is written. These magnetic dot sequences are written at a larger pitch on the one recorded on one magnetic recording layer 41 than on the other magnetic recording layer 42.
そして磁気記録層11、12に位置信号を書き込む際に
は、磁気記録層41、42に記録されている磁気点列が各々
磁気ヘッド43、44により検出され、該磁気ヘッド43、44
の正弦波出力S7、S8が切替回路45に入力される。この切
替回路45には前記比較回路33の出力S3、すなわち回転軸
10の回転数と所定のしきい値N0との比較結果を示す信号
も入力される。該切替回路45は、回転軸10の回転数がし
きい値N0以下である場合は磁気ヘッド43の出力S7を、回
転軸10の回転数がしきい値N0を超えている場合は磁気ヘ
ッド44の出力S8を波形整形回路46に入力させる。When writing the position signals to the magnetic recording layers 11 and 12, the magnetic dot sequences recorded on the magnetic recording layers 41 and 42 are detected by the magnetic heads 43 and 44, respectively.
Sine wave outputs S7 and S8 are input to the switching circuit 45. This switching circuit 45 has an output S3 of the comparison circuit 33,
10 a signal indicating a comparison result between the rotational speed with a predetermined threshold value N 0 also inputted. Said switching circuit 45, the output S7 in the magnetic head 43 when the rotation speed is less than or equal to the threshold N 0 is the rotation axis 10, when the rotational speed of the rotary shaft 10 exceeds the threshold value N 0 is the magnetic The output S8 of the head 44 is input to the waveform shaping circuit 46.
波形整形回路46は入力される正弦波出力S7あるいはS8
(第5図の(1)参照)を、それと周期が等しい方形波
信号S9(第5図の(2)参照)に整形し、それをカウン
タ47に入力させる。カウンタ47はこの信号S9を所定数カ
ウントする毎に、第5図の(3)に示すようなパルス信
号S10を出力し、それを記録回路50に送る。記録回路50
は記録信号S4の周期を、この基準信号としてのパルス信
号S10の周期と一致させる。The waveform shaping circuit 46 receives the input sine wave output S7 or S8
(See (1) in FIG. 5) is shaped into a square wave signal S9 (see (2) in FIG. 5) having the same period as that, and the resulting signal is input to the counter 47. Each time the counter 47 counts this signal S9 by a predetermined number, it outputs a pulse signal S10 as shown in FIG. 5 (3) and sends it to the recording circuit 50. Recording circuit 50
Makes the cycle of the recording signal S4 coincide with the cycle of the pulse signal S10 as the reference signal.
こうすることにより、位置信号記録時に回転軸10の回
転数が変動しても、磁気記録層11あるいは12に位置信号
として記録される磁気点列を、磁気記録層41あるいは42
に正確に記録されている磁気点列のピッチと対応させ
て、正確に等ピッチで記録可能となる。By doing so, even if the rotation speed of the rotating shaft 10 fluctuates during the recording of the position signal, the sequence of magnetic points recorded as the position signal on the magnetic recording layer 11 or 12 is changed to the magnetic recording layer 41 or 42.
In this case, recording can be performed at exactly the same pitch in correspondence with the pitch of the magnetic dot sequence that is accurately recorded.
以上説明の通り記録信号S4の周波数は、位置信号記録
時の回転軸10の回転数がしきい値N0以下の場合は、一方
の磁気記録層41の磁気点ピッチに基づいて、また回転数
がしきい値N0を超える場合は、他方の磁気記録層42の磁
気点ピッチに基づいて規定される。そしてこれら両磁気
点列のピッチは、互いに前述の通りの関係となっている
から、回転軸10の回転数がしきい値N0以下のとき、しき
い値N0を超えるときの記録信号周波数を各々f1、f2とす
れば、この場合もf1<f2となる。Or the frequency of the street recording signal S4 description, if the rotational speed of the rotary shaft 10 at a position signal recorded below the threshold value N 0, based on the magnetic point pitch of one magnetic recording layer 41, also the rotation speed If is greater than the threshold value N 0, it is defined based on the magnetic point pitch of the other magnetic recording layer 42. And these pitch of both magnetic point column because they become as described above in relation to each other, when the rotation speed of the rotary shaft 10 is equal to or less than the threshold value N 0, a recording signal frequency when exceeding the threshold value N 0 Are f 1 and f 2 respectively, in this case also f 1 <f 2 .
なお回転軸10の回転数検出用に磁気記録媒体を用いる
場合は、磁気記憶層11あるいは12に回転数検出用の磁気
点列を記録しておき、それを磁気ヘッド13あるい14以外
の磁気センサ(誘導型磁気ヘッドや磁気抵抗型ヘッド
等)で読み取るようにしてもよい。When a magnetic recording medium is used for detecting the rotation speed of the rotating shaft 10, a magnetic point sequence for detecting the rotation speed is recorded on the magnetic storage layer 11 or 12, and the magnetic dot sequence is recorded on a magnetic head other than the magnetic head 13 or 14. You may make it read by a sensor (an inductive magnetic head, a magnetoresistive head, etc.).
(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明のトルク検出装置にお
いては、位置信号記録時の回転軸回転数を検出し、その
回転数の増大に応じて記録信号周波数をより高く設定す
るように構成したから、トルク検出時の回転数と再生信
号周波数との対応が、記録時回転数が比較的低かった場
合と比較的高かった場合とで著しく異なることを防止で
きる。(Effect of the Invention) As described in detail above, the torque detection device of the present invention detects the rotation speed of the rotating shaft at the time of recording the position signal, and sets the recording signal frequency higher as the rotation speed increases. Therefore, it is possible to prevent the correspondence between the rotation speed at the time of torque detection and the reproduction signal frequency from being significantly different between the case where the rotation speed at the time of recording is relatively low and the case where the rotation speed is relatively high.
よって本装置によれば、トルク検出時の回転軸の広い
回転数領域に亘って再生信号波形を一定とすることがで
き、したがって、波形変化に対処するための複雑な信号
処理回路は不要にして、広い回転数領域に亘って精度良
くトルクを検出可能となる。Therefore, according to the present device, the reproduction signal waveform can be made constant over a wide rotation speed region of the rotation axis at the time of torque detection, and therefore, a complicated signal processing circuit for coping with the waveform change becomes unnecessary. Thus, the torque can be accurately detected over a wide rotation speed range.
第1図は、本発明の第1実施例装置を示す概略側面図、 第2図は、位置信号記録時の回転軸回転数と磁気点間隔
を説明する説明図、 第3図は、トルク検出時の回転軸回転数と再生信号波形
との対応を、位置信号記録時の回転数が低い場合と高い
場合とで分けて示す説明図、 第4図は、本発明の第2実施例装置を示す概略側面図、 第5図は、上記第2実施例装置における磁気ヘッド出力
と、その波形整形信号と、記録信号周期規定用パルス信
号の波形を示すグラフである。 10……回転軸、11、12、41、42……磁気記録層 13、14、43、44……磁気ヘッド 15、16……記録/再生切替回路 17、50……記録回路、20、46……波形整形回路 21……トルク演算回路、30……歯車 31……電磁ピックアップ、32……回転数検出器 33……比較回路、45……切替回路 47……カウンタFIG. 1 is a schematic side view showing an apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view for explaining a rotation axis rotation speed and a magnetic point interval at the time of recording a position signal, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the correspondence between the rotation speed of the rotating shaft at the time and the reproduction signal waveform for the case where the rotation speed at the time of recording the position signal is low and the case where it is high. FIG. 5 is a graph showing the output of the magnetic head, the waveform shaping signal thereof, and the waveform of the recording signal period defining pulse signal in the device of the second embodiment. 10 ... rotary axis, 11, 12, 41, 42 ... magnetic recording layer 13, 14, 43, 44 ... magnetic head 15, 16 ... recording / reproduction switching circuit 17, 50 ... recording circuit, 20, 46 …… Waveform shaping circuit 21 …… Torque calculation circuit, 30 …… Gear 31 …… Electromagnetic pickup, 32 …… Rotation speed detector 33 …… Comparison circuit, 45 …… Switching circuit 47 …… Counter
Claims (3)
距離をおいて固定された2つの磁気記録媒体と、 これらの磁気記録媒体のそれぞれに対向させて設けられ
た磁気ヘッドと、 これらの磁気ヘッドのそれぞれに所定周波数の記録信号
を送って、前記磁気記録媒体に位置信号を記録させる記
録回路と、 前記位置信号を読み取った2つの磁気ヘッドが各々出力
する再生信号の位相を比較し、その比較結果に基づいて
前記回転軸に加わるトルクを算出するトルク演算手段
と、 前記磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度を検出する
速度検出手段と、 前記記録信号の周波数を、前記速度検出手段が検出した
前記相対速度の増大に応じて高くなるように制御する記
録周波数制御手段とを備えたことを特徴とするトルク検
出装置。1. Two magnetic recording media fixed at a predetermined distance from each other in the axial direction with respect to a rotation axis, a magnetic head provided to face each of these magnetic recording media, A recording circuit that sends a recording signal of a predetermined frequency to each of the magnetic heads and records a position signal on the magnetic recording medium, and compares the phases of reproduction signals output by the two magnetic heads that read the position signal. A torque calculating unit that calculates a torque applied to the rotating shaft based on the comparison result; a speed detecting unit that detects a relative speed between the magnetic head and a magnetic recording medium; and a frequency detecting unit that detects the frequency of the recording signal. A recording frequency control means for controlling the relative speed to increase in accordance with an increase in the relative speed detected by the means.
距離をおいて固定された2つの磁気記録媒体と、 これらの磁気記録媒体のそれぞれに対向させて設けられ
た磁気ヘッドと、 前記回転軸にその周方向に亘って等ピッチで配設された
複数の検出点と、 前記回転軸が回転されるとき、前記複数の検出点を検出
して、該検出点のピッチおよび回転軸の回転数で規定さ
れる周波数の基準信号を発生する回路と、 前記磁気ヘッドのそれぞれに、前記基準信号の周波数と
対応した周波数の記録信号を送って、前記磁気記録媒体
に位置信号を記録させる記録回路と、 前記位置信号を読み取った2つの磁気ヘッドが各々出力
する再生信号の位相を比較し、その比較結果に基づいて
前記回転軸に加わるトルクを算出するトルク演算手段
と、 前記磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度を検出する
速度検出手段と、 前記記録信号の周波数を、前記速度検出手段が検出した
前記相対速度の増大に応じて高くなるように制御する記
録周波数制御手段とを備えたことを特徴とするトルク検
出装置。2. A magnetic head fixed to a rotating shaft at a predetermined distance from each other in the axial direction, a magnetic head provided to face each of these magnetic recording media, A plurality of detection points disposed at equal pitches on the rotation axis over the circumferential direction, when the rotation axis is rotated, the plurality of detection points are detected, and the pitch of the detection points and the rotation axis A circuit for generating a reference signal having a frequency defined by a rotation speed; and a recording signal for sending a recording signal having a frequency corresponding to the frequency of the reference signal to each of the magnetic heads to record a position signal on the magnetic recording medium. A circuit for comparing the phases of the reproduced signals output by the two magnetic heads that have read the position signal, and calculating a torque applied to the rotating shaft based on the comparison result; Speed detection means for detecting a relative speed between the recording medium and the magnetic recording medium; andrecording frequency control means for controlling the frequency of the recording signal so as to increase in accordance with an increase in the relative speed detected by the speed detection means. A torque detector, comprising:
を発生する回路がこの磁気点を検出するものであること
を特徴とする請求項2記載のトルク検出装置。3. The torque detecting device according to claim 2, wherein the detection point is a magnetic point, and the circuit for generating the reference signal detects the magnetic point.
Priority Applications (1)
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| JP7587690A JP2829538B2 (en) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | Torque detector |
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| JP7587690A JP2829538B2 (en) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | Torque detector |
Publications (2)
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| JPH03274433A JPH03274433A (en) | 1991-12-05 |
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Family
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| US5799652A (en) * | 1995-05-22 | 1998-09-01 | Hypoxico Inc. | Hypoxic room system and equipment for Hypoxic training and therapy at standard atmospheric pressure |
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Also Published As
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