JP4726549B2 - 磁歪式荷重センサ - Google Patents
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Description
本発明に係る磁歪式荷重センサは、貫通孔を有するコイルと、荷重を受けるための一端を有しかつコイルの貫通孔に挿入され、磁性材料からなる棒状部材と、棒状部材の他端に一体的に形成され、コイルを支持する台座と、コイルを収容するように台座に嵌合され、棒状部材の一端が荷重を受けることを可能にする開口を有するケーシング部材と、ケーシング部材の内側の端面とコイルの端面との間に設けられた弾性部材とを備えたものである。
さらに、磁歪式荷重センサは、ケーシング部材の内側の端面とコイルの端面との間に設けられた弾性部材をさらに備える。これにより、ケーシング部材と台座との嵌合時に、嵌合作業に伴う振動によりコイルが移動することが防止される。その結果、コイルの位置ずれが確実に防止されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが十分に低減される。また、コイルから引き出される導線の断線も防止される。その結果、磁歪式荷重センサの信頼性が十分に向上する。
台座およびケーシング部材は、磁性材料からなり、コイルにより発生される磁界の磁気通路として機能してもよい。
ケーシング部材は、台座との嵌合部にケーシング部材の内部と外部とを連通させる切欠きを有してもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。
棒状部材と略平行な第1の方向における切欠きの長さは、第1の方向に直交する第2の方向における切欠きの長さよりも長くてもよい。
コイルは、台座に支持されるフランジを有するボビンと、ボビンに巻回される導線とを含み、ボビンのフランジは、コイルから引き出される導線をケーシング部材の外部に導く通路を形成する導線取り出し部を備え、導線取り出し部は、切欠きに嵌合するように形成されてもよい。
フランジは、導線を導線取り出し部の通路へ案内する案内溝を備えてもよい。この場合、コイルから引き出された導線が、導線取り出し部の通路へ案内溝を通して案内される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合時に、コイルから引き出された導線の断線が防止される。
少なくとも案内溝および導線取り出し部の通路を通る範囲で、導線を被覆する被覆チューブをさらに備えてもよい。この場合、コイルから引き出された導線が、少なくとも案内溝および導線取り出し部の通路を通る範囲で被覆チューブにより被覆される。これにより、コイルから引き出された導線の断線が防止される。
ケーシング部材は、台座との嵌合部に1または複数のスリットを有してもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。
ケーシング部材は、台座との嵌合部に複数のスリットを有し、複数のスリットは、等間隔で形成されてもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。
棒状部材は、台座に向かって漸次断面が拡大するような拡大部を他端に有してもよい。この場合、磁歪式荷重センサの組立て時において、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、コイルの位置ずれが拡大部により調整される。これにより、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置により正確かつ容易に挿入される。
棒状部材の拡大部の側における貫通孔の端部は、台座に向かって漸次拡大する断面を有してもよい。この場合、磁歪式荷重センサの組立て時において、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、コイルの位置ずれが、台座に向かって漸次拡大する貫通孔の断面形状と棒状部材の拡大部とにより調整される。これにより、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置にさらに正確かつ容易に挿入される。
磁歪式荷重センサは、棒状部材の外面と、貫通孔の内面との間に、隙間が設けられ、棒状部材の拡大部の最大の断面は、貫通孔の最大の断面と等しい寸法を有してもよい。この場合、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、棒状部材の拡大部の最大の断面位置と、貫通孔の最大の断面位置とが一致するようにコイルの貫通孔内で棒状部材が自動的に位置決めされる。それにより、コイルの位置決めが容易になる。
磁歪式荷重センサは、開口を覆うようにケーシング部材に貼り付けられた弾性カバーをさらに備えてもよい。この場合、弾性カバーによりケーシング部材の開口が封止されるので、磁歪式荷重センサの防塵および防水が実現され、信頼性が向上する。
ケーシング部材は、棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理されてもよい。ケーシング部材が磁性材料である場合、ケーシング部材を棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより、ケーシング部材の硬度を棒状部材の硬度よりも低くすることができる。
図1は本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの外観斜視図であり、図2aおよび図2bは図1の磁歪式荷重センサの側面図および上面図である。
以下、磁歪式荷重センサ100の構造を、その組立て方法とともに説明する。図3は図1の磁歪式荷重センサ100の組立て図であり、図4は図1の磁歪式荷重センサ100に用いられるボビン50を下方から見た外観斜視図である。
ここで、上記のように作製される磁歪式荷重センサ100において、リード線取り出し部54、棒状部材20bの拡大部23rおよび貫通孔50Hの拡大部50rの構造の詳細を図5に基づき説明する。
図6は、図1の磁歪式荷重センサ100の動作を説明するための図である。
本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ100においては、荷重が加えられる棒状部材20bが、下側ケーシング20の円盤状部材20aと一体形成されている。それにより、磁歪式荷重センサ100の組立て時に、ボビン50の貫通孔50Hに下側ケーシング20の棒状部材20bが正確かつ容易に挿入されるので、磁歪式荷重センサ100の製造が容易になる。
本例の磁歪式荷重センサは、以下の点で図1の磁歪式荷重センサ100と構造が異なる。なお、本例の磁歪式荷重センサの外観形状は図1の磁歪式荷重センサ100とほぼ同じである。
上側ケーシング10の下端部には、以下のように、複数のスリット10aが形成されてもよい。
圧入荷重の大きさは、上側ケーシング10に形成されるスリット10aの数に依存する。また、圧入荷重の大きさは、上側ケーシング10の厚みおよび熱処理条件にも依存する。
本実施の形態において、磁歪式荷重センサ100の感度は、磁歪式荷重センサ100に所定の荷重が加えられた場合のコイル40のインピーダンスの変化量(インピーダンス変化量ΔZ)を、磁歪式荷重センサ100に荷重が加えられない場合のコイル40のインピーダンス(初期インピーダンスZ0 )で除算することにより得られる。
上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサ100において、上側ケーシング10は水平断面が円形の略釣鐘形状を有するが、上側ケーシング10は水平断面が楕円の略釣鐘形状を有してもよく、略直方体形状を有してもよい。
上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサ100においては、ボビン50の貫通孔50Hが貫通孔に相当し、コイル40およびボビン50がコイルに相当し、棒状部材20bが棒状部材に相当し、ボビン台座22が台座に相当し、上側ケーシング10の孔部10Hが開口に相当し、上側ケーシング10がケーシング部材に相当する。
10H 孔部
10W 切欠き部
11 ケーシング圧入部
20b 棒状部材
22 ボビン台座
23r 拡大部
40 コイル
40R リード線
50 ボビン
50H 貫通孔
53 下側フランジ部
54 リード線取り出し部
56 リード線案内溝
60 弾性リング
70 収縮チューブ
100 磁歪式荷重センサ
Claims (14)
- 貫通孔を有するコイルと、
荷重を受けるための一端を有しかつ前記コイルの前記貫通孔に挿入され、磁性材料からなる棒状部材と、
前記棒状部材の他端に一体的に形成され、前記コイルを支持する台座と、
前記コイルを収容するように前記台座に嵌合され、前記棒状部材の前記一端が荷重を受けることを可能にする開口を有するケーシング部材と、
前記ケーシング部材の内側の端面と前記コイルの端面との間に設けられた弾性部材とを備えたことを特徴とする磁歪式荷重センサ。 - 前記台座および前記ケーシング部材は、磁性材料からなり、前記コイルにより発生される磁界の磁気通路として機能することを特徴とする請求項1記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に前記ケーシング部材の内部と外部とを連通させる切欠きを有することを特徴とする請求項1または2記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記棒状部材と略平行な第1の方向における前記切欠きの長さは、前記第1の方向に直交する第2の方向における前記切欠きの長さよりも長いことを特徴とする請求項3記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記コイルは、前記台座に支持されるフランジを有するボビンと、前記ボビンに巻回される導線とを含み、
前記ボビンのフランジは、前記コイルから引き出される前記導線を前記ケーシング部材の外部に導く通路を形成する導線取り出し部を備え、
前記導線取り出し部は、前記切欠きに嵌合するように形成されることを特徴とする請求項3または4記載の磁歪式荷重センサ。 - 前記フランジは、前記導線を前記導線取り出し部の通路へ案内する案内溝を備えることを特徴とする請求項5記載の磁歪式荷重センサ。
- 少なくとも前記案内溝および前記導線取り出し部の通路を通る範囲で、前記導線を被覆する被覆チューブをさらに備えることを特徴とする請求項6記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に1または複数のスリットを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、等間隔で形成されたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。 - 前記棒状部材は、前記台座に向かって漸次断面が拡大するような拡大部を前記他端に有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記棒状部材の前記拡大部の側における前記貫通孔の端部は、前記台座に向かって漸次拡大する断面を有することを特徴とする請求項10記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記棒状部材の外面と、前記貫通孔の内面との間に、隙間が設けられ、
前記棒状部材の拡大部の最大の断面は、前記貫通孔の最大の断面と等しい寸法を有することを特徴とする請求項11記載の磁歪式荷重センサ。 - 前記開口を覆うように前記ケーシング部材に貼り付けられた弾性カバーをさらに備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
- 前記ケーシング部材は、前記棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理されたことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
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