JP2000114616A - 磁歪検出型力センサ - Google Patents
磁歪検出型力センサInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 磁性体基板１２に偏平状の磁歪素子１４を接
着剤により貼り付け固定するとともに、この磁歪素子１
４を取り囲むように基板１２の表面にプリント配線等に
より渦巻き状に形成される磁歪検出コイル１６を配置
し、さらに、この磁歪検出コイル１６の両端引出線１８
および１８を基板１２に設けた端子２０および２０に接
続する。 【効果】 磁歪素子１４の保持ケースは不要で磁歪検出
コイル１６の引出線１８の処理も容易となりセンサの薄
形化が可能となる。その結果、使用性も向上する。
着剤により貼り付け固定するとともに、この磁歪素子１
４を取り囲むように基板１２の表面にプリント配線等に
より渦巻き状に形成される磁歪検出コイル１６を配置
し、さらに、この磁歪検出コイル１６の両端引出線１８
および１８を基板１２に設けた端子２０および２０に接
続する。 【効果】 磁歪素子１４の保持ケースは不要で磁歪検出
コイル１６の引出線１８の処理も容易となりセンサの薄
形化が可能となる。その結果、使用性も向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁歪検出型力センサに
関し、特にたとえば磁歪素子を用いて外部応力を検出す
る磁歪検出型力センサに関する。
関し、特にたとえば磁歪素子を用いて外部応力を検出す
る磁歪検出型力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁歪検出型力センサ１は、図６に
示すように、取付基板を兼用する有底円筒状の保持ケー
ス２に、両端にフランジ部を有する円筒状のコイルボビ
ン３にコイル４をソレノイド状に巻回して形成される筒
形の磁歪検出コイル５およびこの検出コイル５内に同軸
状に挿入される柱状の磁歪素子６を収納するとともに、
この磁歪素子６の先端面に球状端面を有するキャップ体
７を装着して構成している。
示すように、取付基板を兼用する有底円筒状の保持ケー
ス２に、両端にフランジ部を有する円筒状のコイルボビ
ン３にコイル４をソレノイド状に巻回して形成される筒
形の磁歪検出コイル５およびこの検出コイル５内に同軸
状に挿入される柱状の磁歪素子６を収納するとともに、
この磁歪素子６の先端面に球状端面を有するキャップ体
７を装着して構成している。
【０００３】そして、磁歪検出コイル５の両端リード線
８および８は保持ケース２の側壁に形成した貫通孔９よ
り外部に引き出されている。
８および８は保持ケース２の側壁に形成した貫通孔９よ
り外部に引き出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁歪検出型力セ
ンサ１は、上述のように、磁歪素子自身にコイルボビン
を介して磁歪検出コイルをソレノイド状に巻回する構造
となっているため、磁歪素子を収納する収納保持ケース
が必要となり、また、磁歪検出コイルの両端引出線を処
理するために保持ケースに貫通孔を形成する等の別途工
夫を施こさなければならないという問題がある。
ンサ１は、上述のように、磁歪素子自身にコイルボビン
を介して磁歪検出コイルをソレノイド状に巻回する構造
となっているため、磁歪素子を収納する収納保持ケース
が必要となり、また、磁歪検出コイルの両端引出線を処
理するために保持ケースに貫通孔を形成する等の別途工
夫を施こさなければならないという問題がある。
【０００５】さらに、磁歪検出コイルが円筒状コイルボ
ビンに巻回されているために、寸法的にも高くなり、そ
のために、狭い場所で使用することは困難であった。そ
れゆえに、この発明の主たる目的は、磁歪素子の収納保
持ケースを必要としない構造が簡単で取り扱いも容易に
行うことができる、磁歪検出型力センサを提供すること
である。
ビンに巻回されているために、寸法的にも高くなり、そ
のために、狭い場所で使用することは困難であった。そ
れゆえに、この発明の主たる目的は、磁歪素子の収納保
持ケースを必要としない構造が簡単で取り扱いも容易に
行うことができる、磁歪検出型力センサを提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、強度の高い
磁性体基板、この基板に固定される磁歪素子、磁歪素子
を取り囲むように基板に配置される平面状の磁歪検出コ
イル、および磁歪検出コイルの両端引出線に接続される
端子を備える、磁歪検出型力センサである。
磁性体基板、この基板に固定される磁歪素子、磁歪素子
を取り囲むように基板に配置される平面状の磁歪検出コ
イル、および磁歪検出コイルの両端引出線に接続される
端子を備える、磁歪検出型力センサである。
【０００７】
【作用】磁性体基板に固定される磁歪素子を取り囲むよ
うに、基板に磁歪検出コイルを平面状に配置し、この検
出コイルの両端引出線に端子を接続しているので、検出
コイルを収納する保持ケースは必要とせず、また、薄形
化が可能となる。
うに、基板に磁歪検出コイルを平面状に配置し、この検
出コイルの両端引出線に端子を接続しているので、検出
コイルを収納する保持ケースは必要とせず、また、薄形
化が可能となる。
【０００８】
【発明の効果】この発明によれば、構造が簡単で薄形化
により、狭い場所にも容易に配置することができるので
使用性が向上する。さらに、磁歪検出コイルの両端引出
線の処理も簡単となる。この発明の上述の目的，その他
の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
により、狭い場所にも容易に配置することができるので
使用性が向上する。さらに、磁歪検出コイルの両端引出
線の処理も簡単となる。この発明の上述の目的，その他
の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】図１に示すこの発明の一実施例である磁歪検
出型力センサ１０は、強度の高い矩形状の磁性体基板１
２、この基板１２に接着剤等を用いて貼り付け固定され
る応力により透磁率が変化する偏平状の磁歪素子１４、
この磁歪素子１４を取り囲むように基板１２の表面に配
置形成される平面状の磁歪検出コイル１６を含む。
出型力センサ１０は、強度の高い矩形状の磁性体基板１
２、この基板１２に接着剤等を用いて貼り付け固定され
る応力により透磁率が変化する偏平状の磁歪素子１４、
この磁歪素子１４を取り囲むように基板１２の表面に配
置形成される平面状の磁歪検出コイル１６を含む。
【００１０】磁歪素子１４は、希土類金属元素および鉄
を含有する磁歪材料、すなわち、磁界印加により変位を
生じる材料、また、変位を与えることにより磁界が発生
するという逆磁歪（ビラリ効果）を有する材料で、たと
えばＮｉ−Ｆｅ系磁歪材料、ＲＦｅ系磁歪材料等で構成
される。特に、磁歪量が極めて大きく超磁歪材料と呼ば
れるＲＦｅ系磁歪材料で構成することが望ましい。この
場合は、極めて大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電
圧、安定した温度特性等を有するセンサが得られる。
を含有する磁歪材料、すなわち、磁界印加により変位を
生じる材料、また、変位を与えることにより磁界が発生
するという逆磁歪（ビラリ効果）を有する材料で、たと
えばＮｉ−Ｆｅ系磁歪材料、ＲＦｅ系磁歪材料等で構成
される。特に、磁歪量が極めて大きく超磁歪材料と呼ば
れるＲＦｅ系磁歪材料で構成することが望ましい。この
場合は、極めて大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電
圧、安定した温度特性等を有するセンサが得られる。
【００１１】また、磁歪検出コイル１６は、たとえば通
常のエナメル被覆された適宜の太さの銅線を渦巻き状に
プリント配線あるいは接着により基板１２に形成し、両
端引出線１８および１８を基板１２に固定した端子２０
および２０に接続している。この実施例においては、磁
歪検出型力センサ１０は、偏平薄形化が可能となるの
で、たとえば図３に示すように、特定支持基台２２と測
定対象物２４の隙間にこの発明による磁歪検出型力セン
サ１０を配置し、測定対象物２４の荷重力を基板１２上
の磁歪素子１４に直接加えると外部応力により歪み変位
が生じ、磁歪素子１４の透磁率が変化する。このため、
磁歪素子１４の磁束密度が変化し、磁歪検出コイル１６
と鎖交する磁束が変化し、この検出コイル１６のインダ
クタンス変化が起こる。このインダクタンス変化から、
磁歪素子１４に加えられた外部応力またはトルクの大き
さを検知することができる。
常のエナメル被覆された適宜の太さの銅線を渦巻き状に
プリント配線あるいは接着により基板１２に形成し、両
端引出線１８および１８を基板１２に固定した端子２０
および２０に接続している。この実施例においては、磁
歪検出型力センサ１０は、偏平薄形化が可能となるの
で、たとえば図３に示すように、特定支持基台２２と測
定対象物２４の隙間にこの発明による磁歪検出型力セン
サ１０を配置し、測定対象物２４の荷重力を基板１２上
の磁歪素子１４に直接加えると外部応力により歪み変位
が生じ、磁歪素子１４の透磁率が変化する。このため、
磁歪素子１４の磁束密度が変化し、磁歪検出コイル１６
と鎖交する磁束が変化し、この検出コイル１６のインダ
クタンス変化が起こる。このインダクタンス変化から、
磁歪素子１４に加えられた外部応力またはトルクの大き
さを検知することができる。
【００１２】したがって、磁歪検出コイル１６のインダ
クタンス変化を検出することにより磁歪素子１４に加え
られた測定対象物２４の荷重力、すなわち外部応力の大
きさを測定することができる。図４に示す他の実施例の
磁歪検出型力センサ１０は、方形状の磁性体基板１２、
この基板１２に接着剤を用いて貼り付け固定される偏平
な円柱型の磁歪素子１４、この磁歪素子１４を同軸状に
挿通せしめる挿通孔２６を略中央部に形成すると共にこ
の挿通孔２６を取り巻くように磁歪検出コイル１６を構
成する渦巻き状のコイル１６ａおよび１６ｂを両面に備
えるコイル基板２８、および磁歪素子１４とコイル基板
２８を磁性体基板１２との間で接着剤等を用いて挟持固
定する他の磁性体基板３０を含む。
クタンス変化を検出することにより磁歪素子１４に加え
られた測定対象物２４の荷重力、すなわち外部応力の大
きさを測定することができる。図４に示す他の実施例の
磁歪検出型力センサ１０は、方形状の磁性体基板１２、
この基板１２に接着剤を用いて貼り付け固定される偏平
な円柱型の磁歪素子１４、この磁歪素子１４を同軸状に
挿通せしめる挿通孔２６を略中央部に形成すると共にこ
の挿通孔２６を取り巻くように磁歪検出コイル１６を構
成する渦巻き状のコイル１６ａおよび１６ｂを両面に備
えるコイル基板２８、および磁歪素子１４とコイル基板
２８を磁性体基板１２との間で接着剤等を用いて挟持固
定する他の磁性体基板３０を含む。
【００１３】また、コイル基板２８の端部両面には磁歪
検出コイル１６の両端引出線１８および１８と接続する
端子２０および２０が夫々設けられるとともに、磁歪検
出コイル１６を構成する渦巻き状のコイル１６ａおよび
１６ｂを連結する連結線１６ｃを挿通するための小孔３
２をコイル基板２８に設けている。この小孔３２は磁歪
素子１４を挿通せしめる挿通孔２６に開口するスリット
でもよく、この場合はスリットに対する連結線１６ｃの
挿通作業を容易に行うことができる。なお、他の磁性体
基板３０は必要に応じて省略することもできる。
検出コイル１６の両端引出線１８および１８と接続する
端子２０および２０が夫々設けられるとともに、磁歪検
出コイル１６を構成する渦巻き状のコイル１６ａおよび
１６ｂを連結する連結線１６ｃを挿通するための小孔３
２をコイル基板２８に設けている。この小孔３２は磁歪
素子１４を挿通せしめる挿通孔２６に開口するスリット
でもよく、この場合はスリットに対する連結線１６ｃの
挿通作業を容易に行うことができる。なお、他の磁性体
基板３０は必要に応じて省略することもできる。
【００１４】さらに、図５に示す変形例の磁歪検出型力
センサ１０は、図４に示す実施例において、磁歪検出コ
イル１６を構成する渦巻き状のコイル１６ａおよび１６
ｂを両面に備えるコイル基板２８を、たとえば３枚重ね
て多層基板にしたもので、それ以外の構成は図４に示す
ものと同じである。このようなコイル基板２８を複数枚
使用して多層基板にすることによってコイルの巻き数を
多くとれ、より適切なインダクタンスのレベルに合わせ
ることができる。
センサ１０は、図４に示す実施例において、磁歪検出コ
イル１６を構成する渦巻き状のコイル１６ａおよび１６
ｂを両面に備えるコイル基板２８を、たとえば３枚重ね
て多層基板にしたもので、それ以外の構成は図４に示す
ものと同じである。このようなコイル基板２８を複数枚
使用して多層基板にすることによってコイルの巻き数を
多くとれ、より適切なインダクタンスのレベルに合わせ
ることができる。
【００１５】なお、この発明による磁歪検出型力センサ
１０の用途例としては、たとえば電動モータとその電源
となるバッテリを搭載した電動補助自転車（アシスト電
動自転車）において、踏力トルクセンサとして使用され
る。この場合、このセンサは自転車のペダル部に取り付
けて搭乗者の踏力トルクを検出し、必要に応じて電動モ
ータより補助動力を付加して、たとえば坂道等の走行を
容易にする。また、他の用途例としては、マイコンで制
御される全自動洗濯機において、洗濯物の重量を検出す
る重量センサとして使用される。そして、この場合はセ
ンサで検出された洗濯物の重量に応じて洗濯時間等が自
動的に設定される。
１０の用途例としては、たとえば電動モータとその電源
となるバッテリを搭載した電動補助自転車（アシスト電
動自転車）において、踏力トルクセンサとして使用され
る。この場合、このセンサは自転車のペダル部に取り付
けて搭乗者の踏力トルクを検出し、必要に応じて電動モ
ータより補助動力を付加して、たとえば坂道等の走行を
容易にする。また、他の用途例としては、マイコンで制
御される全自動洗濯機において、洗濯物の重量を検出す
る重量センサとして使用される。そして、この場合はセ
ンサで検出された洗濯物の重量に応じて洗濯時間等が自
動的に設定される。
【図１】この発明の一実施例を示す斜面図である。
【図２】図１の側面から見た図解図である。
【図３】この発明の一実施例の使用状態を説明する図解
図である。
図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す図解図である。
【図５】図４の実施例の変形例を示す図解図である。
【図６】従来例を説明するための要部断面せる図解図で
ある。
ある。
１０ …磁歪検出型力センサ １２ …磁性体基板 １４ …磁歪素子 １６ …磁歪検出コイル １８ …引出線 ２０ …端子 ２６ …挿通孔 ２８ …コイル基板（両面基板） ３２ …小孔
Claims (5)
- 【請求項１】強度の高い磁性体基板、 前記基板に固定される磁歪素子、 前記磁歪素子を取り囲むように前記基板に配置される平
面状の磁歪検出コイル、および前記磁歪検出コイルの両
端引出線に接続される端子を備える、磁歪検出型力セン
サ。 - 【請求項２】前記磁歪検出コイルは渦巻き状のコイルを
両面に備えるコイル基板を含む、請求項１記載の磁歪検
出型力センサ。 - 【請求項３】前記コイル基板は中心部に前記磁歪素子を
挿通せしめる挿通孔を備える、請求項２記載の磁歪検出
型力センサ。 - 【請求項４】前記磁歪検出コイルは渦巻き状に形成され
るプリント配線を含む、請求項１および２記載の磁歪検
出型力センサ。 - 【請求項５】前記磁歪素子は偏平に形成される、請求項
１ないし４のいずれかに記載の磁歪検出型力センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288219A JP2000114616A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
| EP99119716A EP0992777A1 (en) | 1998-10-09 | 1999-10-05 | Magnetostriction detecting type sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288219A JP2000114616A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114616A true JP2000114616A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17727371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10288219A Withdrawn JP2000114616A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0992777A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000114616A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015182117A1 (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ及びそれを用いた力検知装置 |
| JP2015225086A (ja) * | 2015-09-07 | 2015-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ、力検知装置、およびそれらの使用方法 |
| JP5866517B1 (ja) * | 2015-05-26 | 2016-02-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサおよびそれを用いた力検知装置 |
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10048290C5 (de) | 2000-09-29 | 2005-12-08 | Balluff Gmbh | Induktiver Sensor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01212301A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Toshiba Corp | ひずみセンサ |
| JPH0442004A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-12 | Toshiba Corp | ひずみセンサおよびその製造方法 |
| DE4309413C2 (de) * | 1993-03-19 | 1996-03-07 | Holger Kabelitz | Magnetoelastische Dehnungsmeßeinheit zur Erfassung von Dehnungen auf einer Bauteiloberfläche |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP10288219A patent/JP2000114616A/ja not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-10-05 EP EP99119716A patent/EP0992777A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
| WO2015182117A1 (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ及びそれを用いた力検知装置 |
| JP2015224938A (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ及びそれを用いた力検知装置 |
| JP5866517B1 (ja) * | 2015-05-26 | 2016-02-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサおよびそれを用いた力検知装置 |
| JP2016218007A (ja) * | 2015-05-26 | 2016-12-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサおよびそれを用いた力検知装置 |
| JP2015225086A (ja) * | 2015-09-07 | 2015-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ、力検知装置、およびそれらの使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0992777A1 (en) | 2000-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |