JP2005147675A - Tension sensor - Google Patents
Tension sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005147675A JP2005147675A JP2003380661A JP2003380661A JP2005147675A JP 2005147675 A JP2005147675 A JP 2005147675A JP 2003380661 A JP2003380661 A JP 2003380661A JP 2003380661 A JP2003380661 A JP 2003380661A JP 2005147675 A JP2005147675 A JP 2005147675A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tension
- magnetostrictive member
- tension sensor
- giant magnetostrictive
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、磁歪部材を用いて張力を検出するようにした張力センサに関する。 The present invention relates to a tension sensor that detects tension using a magnetostrictive member.
従来、磁歪部材に応力を加えると部材の透磁率に変化が生ずるという「ビラリ効果」が広く知られており、この「ビラリ効果」の原理を利用した張力センサが種々提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a “biliary effect” that a change occurs in the magnetic permeability of a member when stress is applied to the magnetostrictive member is widely known, and various tension sensors using the principle of this “bilari effect” have been proposed.
例えば、図6に示される従来公知の張力センサ1は、2本の引張りロッド2A、2Bに固定され、且つ、センサハウジング3のセンサ室4内を摺動可能なプランジャ5と、このプランジャ5に設けられたスプリング6とセンサハウジング3との間に配設された円柱形状のビラリ効果センサ7と、を備えている(特許文献1参照)。 For example, a conventionally known tension sensor 1 shown in FIG. 6 is fixed to two tension rods 2A and 2B, and is slidable in the sensor chamber 4 of the sensor housing 3, and the plunger 5 A columnar barrier effect sensor 7 disposed between the provided spring 6 and the sensor housing 3 is provided (see Patent Document 1).
この張力センサ1は、センサハウジング3が張力によって移動すると、ビラリ効果センサ7が軸方向の圧縮力を受ける構造となっており、この圧縮力に基づくビラリ効果センサ7の透磁率の変化を検出コイル(図示略)等で検出することによって、張力センサ1に印加される張力の変化を検出することができる。 The tension sensor 1 is structured such that when the sensor housing 3 is moved by tension, the billiary effect sensor 7 receives an axial compressive force, and a change in the permeability of the billiary effect sensor 7 based on the compressive force is detected by a coil. By detecting with (not shown) or the like, a change in tension applied to the tension sensor 1 can be detected.
しかしながら、この張力センサ1において張力変化の検出感度を上げるには、センサハウジング3に印加される張力を、ビラリ効果センサ7に対して偏り無く、均一に伝達する必要がある。そのためには、ビラリ効果センサ7の一端側を、ハウジング3の軸方向中心位置に精度良く取り付けると共に、他端側を、2本の引張りロッド2A、2Bの中央相当位置に精度良く取り付ける必要があり、製造が極めて困難になってしまうといった問題点があった。 However, in order to increase the detection sensitivity of the tension change in the tension sensor 1, it is necessary to uniformly transmit the tension applied to the sensor housing 3 to the barrier effect sensor 7 without being biased. For that purpose, it is necessary to attach one end side of the billiary effect sensor 7 to the axial center position of the housing 3 with high accuracy and attach the other end side to the center equivalent position of the two tension rods 2A, 2B with high accuracy. There is a problem that the manufacturing becomes extremely difficult.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、製造が容易でありながら、張力変化を高精度、高感度で検出することができる簡易構造の張力センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a tension sensor having a simple structure that can detect a change in tension with high accuracy and high sensitivity while being easy to manufacture. For the purpose.
本発明の発明者は、研究の結果、製造が容易でありながら、張力変化を高精度、高感度で検出することができる簡易構造の張力センサを見出した。 As a result of research, the inventors of the present invention have found a tension sensor having a simple structure that can detect a change in tension with high accuracy and high sensitivity while being easy to manufacture.
即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。 That is, the above-described object can be achieved by the following present invention.
(1)略筒状の磁歪部材と、該磁歪部材の軸方向一端面に接触して配置された板状体及び該板状体を基端として前記磁歪部材の内側空間内を貫通して設けられた棒状体によって構成された伝達部材と、を有してなることを特徴とする張力センサ。 (1) A substantially cylindrical magnetostrictive member, a plate-like body arranged in contact with one end face in the axial direction of the magnetostrictive member, and the plate-like body as a base end to penetrate through the inner space of the magnetostrictive member A tension member comprising: a transmission member configured by a bar-shaped body formed.
(2)前記磁歪部材は円筒形状からなり、且つ、前記伝達部材における前記板状体は、前記磁歪部材の軸方向一端面と同一の外径を有する円板形状からなることを特徴とする前記(1)記載の張力センサ。 (2) The magnetostrictive member has a cylindrical shape, and the plate-like body in the transmission member has a disc shape having the same outer diameter as one end surface in the axial direction of the magnetostrictive member. (1) The tension sensor according to the above.
(3)前記磁歪部材の軸方向に予荷重を印加可能としたことを特徴とする前記(1)又は(2)記載の張力センサ。 (3) The tension sensor according to (1) or (2), wherein a preload can be applied in an axial direction of the magnetostrictive member.
(4)前記磁歪部材を、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材によって構成したことを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の張力センサ。 (4) The tension sensor according to any one of (1) to (3), wherein the magnetostrictive member is a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
本発明に係る簡易構造の張力センサは、製造が容易でありながら、張力変化を高精度、高感度で検出することができるという優れた効果を有する。 The tension sensor having a simple structure according to the present invention has an excellent effect that a change in tension can be detected with high accuracy and high sensitivity while being easily manufactured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2に示されるように、本発明の実施形態に係る張力センサ10は、非磁性体からなる箱状のケース12を備えており、このケース12は、複数の固定ネジ14(一部のみ図示)によってベース板16上に固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tension sensor 10 according to the embodiment of the present invention includes a box-
又、ケース12内には、円筒形状の超磁歪部材18と、この超磁歪部材18の内側空間18Aに配設された伝達部材20と、この伝達部材20の上部に配設された皿バネ22と、超磁歪部材18の外周を囲むように配設されたピックアップコイル24がそれぞれ収容されている。
Further, in the
更に、ケース12の上部には、皿バネ22を介して超磁歪部材18の軸方向Lに予荷重を印加可能な予荷重ネジ26が取り付けられており、これによって超磁歪部材18に印加する予荷重が調整可能な構造となっている。なお、予荷重ネジ26による予荷重は、張力センサ10の諸元に合わせて最適な値に設定される(後述)。
Further, a preload screw 26 capable of applying a preload in the axial direction L of the giant
伝達部材20は、円板形状からなる板状体20Aと、棒状体20Bによって構成されている。板状体20Aは、超磁歪部材18の軸方向Lの一端面18Bに接触して配置され、且つ、この一端面18Bと同一の外径を有している。又、棒状体20Bは、この板状体20Aを基端として超磁歪部材18の内側空間18A内を貫通して設けられており、その先端部はケース12の外部に突出されている。
The
超磁歪部材18は、超磁歪素子を材料として用いている。ここで、「超磁歪素子」とは、希土類元素および/または特定の遷移金属などを主成分(例えば、テルビウム、ジスプロシウム、鉄など)とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素子をいう。この(超)磁歪素子は、外部から応力を受けて変形すると大きな透磁率(又は残留磁化量)の変化を生じる特性を有している。即ち、(超)磁歪素子が引張り力を受けて伸長すると透磁率が上がり、(超)磁歪素子が圧縮力を受けて縮小すると透磁率が下がる。
The giant
ピックアップコイル24は、このような超磁歪部材18の変形によって生じる透磁率又は残留磁化量の変化を、ピックアップコイル24のインダクタンスの変化として検出可能である。
The
次に、張力センサ10の作用について説明する。 Next, the operation of the tension sensor 10 will be described.
張力センサ10の伝達部材20に張力Fが印加されると、伝達部材20の板状体20Aを介して超磁歪部材18の一端面18Bに、軸方向Lの圧縮力が加えられる。そして、この伝達部材20からの圧縮力によって、超磁歪部材18に変形が生じ、超磁歪部材18は半径方向に伸長すると共に、軸方向に収縮する。その結果、ピックアップコイル24の内側空間に占める超磁歪部材18の容積が変化すると共に、この超磁歪部材18の透磁率又は残留磁化量が変化する。従って、この透磁率または残留磁化率の変化をピックアップコイル24のインダクタンス値の変化として検出することで、伝達部材20に印加される張力Fの変化を検出することができる。
When the tension F is applied to the
なお、図3に示されるように、本発明の発明者らは、張力Fとピックアップコイル24のインダクタンス値Iとの関係について、超磁歪部材18に予荷重を印加しなかった場合(図3(A))、50kgfの予荷重を印加した場合(図3(B))、100kgfの予荷重を印加した場合(図3(C))の3種類のデータを採取した。なお、この例では、超磁歪部材18として、外径10mm、内径6mm、長さ6mmの素子を用いた。
As shown in FIG. 3, the inventors of the present invention have not applied a preload to the giant
そして、図4に示されるX、Y、Zの値を上記3種類のデータについてそれぞれ測定し、その測定値X、Y、Zに基づいて、直線性(Y/X)及びヒステリシス(Z/X)の値の比較を行った。その結果、図5の表に示されるように、この例では、100kgfの予荷重を印加した場合に、直線性及びヒステリシス特性が最も良好となることが見出された。 Then, the values of X, Y, and Z shown in FIG. 4 are measured for the above three types of data, and based on the measured values X, Y, and Z, linearity (Y / X) and hysteresis (Z / X ) Values were compared. As a result, as shown in the table of FIG. 5, in this example, it was found that the linearity and the hysteresis characteristics were the best when a preload of 100 kgf was applied.
本発明に係る張力センサ10によれば、略筒状の超磁歪部材18と、この超磁歪部材18の軸方向Lの一端面18Bに接触して配置された板状体20A及びこの板状体20Aを基端として超磁歪部材18の内側空間18A内を貫通して設けられた棒状体20Bによって構成された伝達部材20と、を有してなるため、構造が極めて簡易で、製造が容易である上に、伝達部材20に印加される張力を、超磁歪部材18に対して偏り無く、均一に伝達することができ、張力変化を高精度、高感度で検出することができる。
According to the tension sensor 10 of the present invention, the substantially cylindrical super
特に、超磁歪部材18は円筒形状からなり、且つ、伝達部材20における板状体20Aは、超磁歪部材18の軸方向Lの一端面18Bと同一の外径を有する円板形状からなるため、伝達部材20に加えられる張力を、超磁歪部材18へ効率良く伝達することができ、張力変化をより一層高精度、高感度で検出することができる。
In particular, since the giant
又、予荷重ネジ26によって超磁歪部材18の軸方向Lに予荷重を印加可能であるため、予荷重を張力センサ10の諸元に合わせて調整すれば、張力検出の特性(直線性やヒステリシス特性)を最適設計することができる。
In addition, since a preload can be applied in the axial direction L of the giant
なお、本発明に係る張力センサは、上記実施形態に係る張力センサ10の構造や形状等に限定されるものではなく、例えば、超磁歪部材18は円筒形状ではなく、角筒形状等であってもよい。又、伝達部材20の板状体20Aは、超磁歪部材18の軸方向Lの一端面18Bと同一の外径を有する円板形状の部材に限定されるものではない。更に、検出感度をそれ程高める必要がない場合には、超磁歪部材18の代わりに磁歪素子からなる磁歪部材を適用してもよく、又、所望の張力検出特性が得られる場合には、予荷重ネジ26を取り付けなくてもよい。
The tension sensor according to the present invention is not limited to the structure, shape, and the like of the tension sensor 10 according to the above embodiment. For example, the giant
即ち、略筒状の磁歪部材と、該磁歪部材の軸方向一端面に接触して配置された板状体及び該板状体を基端として前記磁歪部材の内側空間内を貫通して設けられた棒状体によって構成された伝達部材と、を有してなる張力センサであればよい。 That is, a substantially cylindrical magnetostrictive member, a plate-like body arranged in contact with one end surface in the axial direction of the magnetostrictive member, and the inside of the magnetostrictive member through the plate-like body as a base end are provided. Any tension sensor may be used as long as it has a transmission member constituted by a rod-shaped body.
又、上記実施形態においては、超磁歪部材18の透磁率の変化を検出するための検出手段としてピックアップコイル24を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、例えば、検出手段としてMR、GMR、TMR等の磁気抵抗効果素子やホール素子を適用し、透磁率の変化を磁気抵抗効果素子やホール素子の起電力変化として検出してもよい。
In the above embodiment, the
F…張力
I…インダクタンス
1、10…張力センサ
2A、2B…引張りロッド
3…センサハウジング
4…センサ室
5…プランジャ
6…スプリング
7…ビラリ効果センサ
12…ケース
14…固定ネジ
16…ベース板
18…超磁歪部材
18A…内側空間
18B…軸方向一端面
20…伝達部材
20A…板状体
20B…棒状体
22…皿バネ
24…ピックアップコイル
26…予荷重ネジ
F ... Tension I ... Inductance 1, 10 ... Tension sensor 2A, 2B ... Tension rod 3 ... Sensor housing 4 ... Sensor chamber 5 ... Plunger 6 ... Spring 7 ...
Claims (4)
前記磁歪部材は円筒形状からなり、且つ、前記伝達部材における前記板状体は、前記磁歪部材の軸方向一端面と同一の外径を有する円板形状からなることを特徴とする張力センサ。 In claim 1,
The tension sensor according to claim 1, wherein the magnetostrictive member has a cylindrical shape, and the plate-like body of the transmission member has a disc shape having the same outer diameter as one axial end surface of the magnetostrictive member.
前記磁歪部材の軸方向に予荷重を印加可能としたことを特徴とする張力センサ。 In claim 1 or 2,
A tension sensor characterized in that a preload can be applied in the axial direction of the magnetostrictive member.
前記磁歪部材を、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材によって構成したことを特徴とする張力センサ。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A tension sensor comprising the magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003380661A JP2005147675A (en) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Tension sensor |
PCT/JP2004/014602 WO2005045386A1 (en) | 2003-11-11 | 2004-10-04 | Tension sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003380661A JP2005147675A (en) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Tension sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005147675A true JP2005147675A (en) | 2005-06-09 |
Family
ID=34690268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003380661A Withdrawn JP2005147675A (en) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Tension sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005147675A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015122855A (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | 東洋ゴム工業株式会社 | Power generation element |
-
2003
- 2003-11-11 JP JP2003380661A patent/JP2005147675A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015122855A (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | 東洋ゴム工業株式会社 | Power generation element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5684442B2 (en) | Magnetic sensor device | |
US4938068A (en) | Pressure transducer | |
KR20060044483A (en) | Torque sensor | |
JP4993401B2 (en) | Stress sensor | |
US8291776B1 (en) | Force sensor using changes in magnetic flux | |
JPH08114403A (en) | Moving value detector | |
JP4373816B2 (en) | Load measuring device | |
US7219552B2 (en) | Scalable high sensitivity magnetostrictive pressure sensor | |
US7148432B2 (en) | Weight-measuring sensor | |
JP2005147675A (en) | Tension sensor | |
JP2005274160A (en) | Torque sensor | |
JP2005221418A (en) | Pressure sensor | |
JP2005241567A (en) | Pressure sensor | |
JP2005147771A (en) | Tension sensor | |
JP2000266621A (en) | Pressure sensor using magnetostrictive element | |
JP2005243929A (en) | Super-magnetostrictive unit | |
WO2005045386A1 (en) | Tension sensor | |
JP2005207841A (en) | Magnetostriction detection type force sensor | |
JP2006300902A (en) | Stress detection method and device | |
JP2006214995A (en) | Vibration sensor | |
JP4327640B2 (en) | Pressure sensor and magnetic hysteresis reduction method thereof | |
JP2005241563A (en) | Torque sensor | |
JP7126087B2 (en) | stroke sensor | |
JP5187099B2 (en) | Magnetostrictive stress sensor | |
JPH05130786A (en) | Strain actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070206 |