JPH0227229A

JPH0227229A - 磁気弾性式力測定装置

Info

Publication number: JPH0227229A
Application number: JP1139359A
Authority: JP
Inventors: Edmund Schiessle; エドムント、シエスレ; Khaldoun Alasafi; クハルドウン、アラサフイ
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1988-06-04
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1990-01-30
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: US4955241A; JPH0643927B2; DE3819083A1; DE3819083C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は磁気弾性式力測定装置に関する。

〔従来の技術〕

小さな弾性力学的ヒステリシス特性を有し且っ磁歪特性
を自する金属製圧縮リングを持ち、この圧縮リングが測
定すべき力が与えられる互いに平行な端面を有し、同心
的に配置された励磁・測定コイルを支持しているような
磁気弾性式力測定装置は既に公知である（ドイツ連邦共
和国特許出願公開第２３６５９３７号公報参照）、かか
る力測定装置の場合、圧縮リングは中実リングとして形
成され、両開端面を連通する通路を自し、この通路を通
してコイルが導かれている。この場合例えばＷ４ＨＩＩ
、磁石鋼あるいはフェライｌ講から成るリングの端面が
測定すべき圧縮力を与えられたとき、その結果として生
ずる圧縮リングのけ歪性材料の透過度の変化が、交流電
流で励磁されるコイルにおける交流１４流抵抗を変化さ
せ、この変化量が端面に作用する圧縮力の大きさである
。

更に磁気弾性センサーを軸における回転トルクを測定す
るためあるいは力検出器として採用することも一般に知
られている（ドイツの技術雑誌「テヒニフシェス　メン
セン（Ｊｉｌｌ技術）　Ｊ　ｌ　９８５年第５号の第１
８９〜１９８頁、特に第１９２頁参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、単純な磁気弾性式力測定装置を、大き
な測定感度において良好に熱的誤差を補償するように形
成することにある。史に厳しい物理的および化学的条件
のもとでも連続運転できるように形成することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によればこの目的は、冒頭に述べた形式の力測定
装置において、圧縮リング内に同様に小さな弾性力学的
ヒステリンス特性を有し且っ磁歪特性を有する金属製引
張りブツシュが同心的に配置され、この引張りブツシュ
がその一端が環状フリンクで圧縮リングのサポートに支
持されて（１ない自由端面に接触支持され、＋１１端に
測定Ｖべき力を導入するための受容体を備えており、磁
歪特性が薄肉で均質な−様の軟磁性測定り一によって形
成され、これらの測定ＪＩｌ！が一方では圧縮リングの
外周面に設けられ他方では引張りブ、シェの内周面に没
けられており、圧縮リングの励磁・測定コイルが環状コ
イルによって形成され、圧縮リングの外周面における測
定層上に配置され、引張りブツシュがその内部に同様に
励磁・測定コイルとして形成された環状コイルを自し、
この環状コイルが引張りブツシュの内周面における測定
層上に配置され、前記両方の環状コイルが誘導半ブリッ
ジ回路の形に結線され、差動インダクタンスを発生し評
価するために電子装置に接続されていることによって達
成される。

本発明の有利な実ｙｋ！ａ様は特許請求の範囲の実施！
ｆ！３様項に記載されている。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

図面に示した磁気弾性式力測定装置１１よ、それぞれ金
属製圧縮リング２および金１４製引張りフ゛ツシュ３か
ら構成され、これらの圧縮リング２および引張りブツシ
ュ３はそれぞれ小さな弾性力学的ヒステリシス特性を有
している。

圧縮リング２はポット状に形成され、環状フランジ伏の
端面２．１　、　薄肉のスリーブ部分２．２および底と
しての端面２．３を有している。同様に引張りブツシュ
３もポット状に形成され、環状フランジ３．１、薄肉の
スリーブ部分３．２および底部分としての受容体３．３
を有している。その受容体３．３は力を導入するために
ボルト４に接続できる。ラミすプッシュ３は圧縮リング
２に対して次のように寸法づけられている。即ち一力で
は環状フランジ３．１が支持体としておよび心出しする
ために端面２．１に接触し受容体３．３の端面３．３．
１が端面２゜３の底面２．３．１に対して所定の間隔ａ
を有し、他方では圧縮リング２のスリーブ部分２．２の
中に間心的にはめ込まれた引張りブツシュ３のスリーブ
部分３．２の外周面と圧縮リング２のスリーブ部分２．
２の内周面との間に例えば０．５〜２１の小さな間隔が
存在するように寸法づけられてＩｌ）る。

第１＠における実施例におｌ、％て、圧縮リング２並び
に引張りブツシュ３は非磁性の弾性特殊鋼から成ってお
り、これらは磁歪特性を与えるために薄肉で均質の−様
な軟磁性測定層２．４ないし３，４を備えている。この
場合測定層２．４は圧縮りング２のスリーブ部分２．２
の外周面２．２．１に設けられ、測定層３．４は引張り
ブツシュ３のスリーフ゛９Ｒ分３゜２の内周面３．２．
１に設けられている。

これに対して第２図の実施例におＬ）て、圧ｌ１ＩＩＪ
ング２並びに引張りブツシュ３は部分磁性材料あるいは
磁性材料から成ってむする。この場合第１図の実施例と
実なって、圧縮リンク′２に磁歪特啼生を与える測定層
２．４は、スリーブ部分２．２の外周面２、２．１に設
けられた非軟磁性非磁歪１生の中間［２゜５の上に設け
られており、引張り）′ツ７工３に磁歪特性を与える測
定層３．４は、スリー７１分３．２の内周面３．　Ｚ、
　ｌに設けられた非軟磁４生非磁歪憧生の中間層３．５
の土に設けられている。その場合これらの中間層２．５
．３．５は、圧縮リング２および弓張りブツシュ３の固
有磁気をこれらの中間１ｗｉ　２．５　。

３．５を介してそれぞれ磁気的に短絡する目的を有して
いる。

測定層２．４，３．４は微細結晶金属あるいはアモルフ
ァス金属から成り、特に７！鷺％以下で燐を含有し厚み
が１００μ醜あるいはそれ以下の化学的および物理的に
最適化されたＮ１Ｐｘｌ＆から成っている。ｆ８定層２
．２．３．４はそれを機械的あるいは化学的な損傷から
保護するために、非磁性非磁歪性の密封層２．４．１な
いし３．４．１で密封もできる。これらの密封層２．４
．１ないし３．４、ｌは１２重ｔ％以上で燐を含有する
Ｎｉ　Ｐｘ層から成っている。これらすべてのＬ−はそ
れらの基板の上に化学的あるいは電気的に単純で安価な
付着方法で付着され、その場合好適には良好な接着性、
−磁性および均質性が得られることから化学的な付着力
法が利用される。

一方では圧縮リング２の外周面２．２．１におりる測定
層２．４の上に環状コイル２．６が配置され、これは力
測定装置１を収容するハウジング７の底に対して適当な
スペーサ５によって支持されている。

他方では引張りブツシュ３の内部にその内周面３゜２．
１に設けられた測定Ｍ３．４に環状コイル３．６が配置
されている。この環状コイル３．６は適当なスペーサ６
によって受容体３，３に支持されている。

これらの環状コイル２．６．３．６のコイル両端２．６
゜１．２．６．２および３．６．１．３．６．２は第３
図における誘導半ブリッジ回路８の形に接続され、プラ
グ９を介してハウジング７から引き出されている。

そのプラグ９には差動インダクタンスを発生し評価する
ための電子装置１０，１０．１が接続できる。

本発明に基づく力測定装置は次のように作用する。

全体がサポート１１上に配置され支持されている力測定
装置ｌの引張りブツシュ３にボルト４を介して引張力あ
るいは圧縮力Ｆが導入されると、引張りブツシュ３のス
リーブ部分３．２およびこれと共に測定層３．４が変形
される。そのひずみ（十δ）は（磁気弾性結合に基づい
て）磁歪性測定層３，４において磁気透過率を変化させ
、この磁気透過率は電子装置１０（例えば搬送波・周波
数・ハイブリッドモジュール）を介して一定して励磁さ
れる環状コイル３．６によってインダクタンス変化δＬ
−Ｌｏ　＋ΔＬ（＋δ）に変換される。サポート１１上
にある圧縮リング２の端面２．１に引張りブツシュ３が
その環状フランジ３．１を介して支持されているので、
圧縮リング２は圧縮力に曝される。そのようにして発生
された圧縮応力（−δ）は（磁気弾性結合に基づいて）
＆１１歪性渕定Ｎ２．４において同様に磁気透過率の変
化を住する。この磁気透過率は電子装置１ｏを介して一
定して励磁された環状コイル２．６によってインダクタ
ンス変化δＬ−Ｌｏ−ΔＬ（−６）に変換される９両方
の環状コイル２．２，３．６は第３図におけるように誘
導半ブリッジ回路８の形に結線されているので、熟的誤
差を補償した状態において測定効果を倍増でき、従って
全体として力Ｆは非常に正確に求められる。

更に全測定範囲を利用する場合、引張りブツシュ３の端
面３．３．１が圧縮リング２の底面２．３゜１の上に接
するように間隔ａが決められていることによって、力測
定装置ｌを過負荷から１ｌＩ２ｉ単に保護することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく力測定装置の第１の実施例の概
略構成図、第２図は本発明に基づく力測定装置の第２の
実施例の概略構成図、＠３図は第１図および第２図にお
ける環状コイルの結線回路図である。力測定装置２　　　圧縮リング２．１　　　端面２．２　　　スリーブ部分２．２．１　　外周面２．４　　　測定層２．５　　　中間１− ２．６　　　環状コイル引張りブツシュ環状フランジスリーブ部分内周面受容体測定層中間層環状コイルハウジングサポート１１庫つ、友区′λノ（小沢慶之輔ｚＪゴｊ

Claims

【特許請求の範囲】１、小さな弾性力学的ヒステリシス特性を有し且つ磁歪
特性を有する金属製圧縮リングを持ち、この圧縮リング
が測定すべき力が与えられる互いに平行な端面を有し、
同心的に配置された励磁・測定コイルを支持しているよ
うな磁気弾性式力測定装置において、圧縮リング（２）内に同様に小さな弾性力学的ヒステリ
シス特性を有し且つ磁歪特性を有する金属製引張りブッ
シュ（３）が同心的に配置され、この引張りブッシュ（
３）がその一端が環状フランジ（３、１）で圧縮リング
（２）のサポート（１１）に支持されていない自由端面
（２、１）に接触支持され、他端に測定すべき力（Ｆ）
を導入するための受容体（３、３）を備えており、磁歪
特性が薄肉で均質な一様の軟磁性測定層（２、４；３、
４）によって形成され、これらの測定層（２、４；３、
４）が一方では圧縮リング（２）の外周面（２、２、１
）に設けられ他方では引張りブッシュ（３）の内周面（
３、２、１）に設けられており、圧縮リング（２）の励
磁・測定コイルが環状コイル（２、６）によって形成さ
れ、圧縮リング（２）の外周面（２、２、１）における
測定層（２、４）上に配置され、引張りブッシュ（３）
がその内部に同様に励磁・測定コイルとして形成された
環状コイル（３、６）を有し、この環状コイル（３、６
）が引張りブッシュ（３）の内周面（３、２、１）にお
ける測定層（３、４）上に配置され、前記両方の環状コ
イル（２、６；３、６）が誘導半ブリッジ回路（８）の
形に結線され、差動インダクタンスを発生し評価するた
めに電子装置（１０、１０、１）に接続されていること
を特徴とする磁気弾性式力測定装置。２、圧縮リング（２）並びに引張りブッシュ（３）が、
小さな弾性力学的ヒステリシス特性を有する非磁性の弾
性特殊鋼から成っていることを特徴とする請求項１記載
の磁気弾性式力測定装置。３、圧縮リング（２）並びに引張りブッシュ（３）が少
なくとも部分磁性材料から成り、測定層（２、４）と圧
縮リング（２）の外周面（２、２、１）との間並びに測
定層（３、４）と引張りブッシュ（３）の内周面（３、
２、１）との間にそれぞれ円周面上に、非軟磁性非磁歪
性の中間層（２、５；３、５）が設けられていることを
特徴とする請求項１記載の磁気弾性式力測定装置。４、測定層（２、４；３、４）が微細結晶金属から成っ
ていることを特徴とする請求項１記載の磁気弾性式力測
定装置。５、測定層（２、４；３、４）がアモルファス金属から
成っていることを特徴とする請求項１記載の磁気弾性式
力測定装置。６、測定層（２、４；３、４）が、７重量％以下で燐を
含有し１００μｍ以下の厚みを有する化学的および物理
的に最適化されたＮｉＰｘ層から成っていることを特徴
とする請求項４記載の磁気弾性式力測定装置。７、測定層（２、４；３、４）が化学的付着方法で設け
られていることを特徴とする請求項４記載の磁気弾性式
力測定装置。８、測定層（２、４；３、４）が電気的付着方法で設け
られていることを特徴とする請求項４記載の磁気弾性式
力測定装置。９、測定層（２、４；３、４）が非磁性非磁歪性の密封
層（２、４、１；３、４、１）によって密封されている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気弾性式力測定装置
。１０、密封層（２、４、１；３、４、１）が１２重量％
以上の燐を含有するＮｉＰｘ層から成っていることを特
徴とする請求項９記載の磁気弾性式力測定装置。１１、引張りブッシュ（３）の受容体（３、３）の端面
（３、３、１）が圧縮リング（２）の端面（２、３）の
底面（２、３、１）に対して所定の間隔（ａ）を有して
いることを特徴とする請求項１記載の磁気弾性式力測定
装置。１２、構造部品全部がハウジング（７）内に配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の磁気弾性式力測定
装置。