JPH03110432A - トルクセンサ軸の製造方法 - Google Patents
トルクセンサ軸の製造方法Info
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- JPH03110432A JPH03110432A JP1249821A JP24982189A JPH03110432A JP H03110432 A JPH03110432 A JP H03110432A JP 1249821 A JP1249821 A JP 1249821A JP 24982189 A JP24982189 A JP 24982189A JP H03110432 A JPH03110432 A JP H03110432A
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- 238000005480 shot peening Methods 0.000 claims abstract description 22
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N35/101—Magnetostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. generators, sensors
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はトルクセンサ軸の製造方法に関し、特にトルク
印加時の透磁率の変化を検出するようにした磁歪式のト
ルクセンサ軸の製造方法に関する。
印加時の透磁率の変化を検出するようにした磁歪式のト
ルクセンサ軸の製造方法に関する。
従来の技術
磁歪式のトルクセンサとして、トルクの伝達を受けるセ
ンサ軸の表面にらせん溝などによって磁気異方性部を形
成し、この磁気異方性部におけるトルク印加時の透磁率
の変化を電気量として検出するようにしたものが知られ
ている。そして、たとえば特願昭62−328882号
で提案される磁歪式トルクセンサでは、センサ軸の表面
にショットピーニングにより表面圧縮加工硬化層を形成
して、軸の表面状態の健全化と、表層への加工硬化の導
入とが実施されている。これは、磁歪式トルクセンサで
は、一般に10〜100KHz程度の高周波で励磁され
ることが多く、その磁力線がセンサ軸の表皮層のみを流
れることから、その表面加工を行うことでトルク検出特
性、特にしステリシスや非直線性が改善されるためであ
る。
ンサ軸の表面にらせん溝などによって磁気異方性部を形
成し、この磁気異方性部におけるトルク印加時の透磁率
の変化を電気量として検出するようにしたものが知られ
ている。そして、たとえば特願昭62−328882号
で提案される磁歪式トルクセンサでは、センサ軸の表面
にショットピーニングにより表面圧縮加工硬化層を形成
して、軸の表面状態の健全化と、表層への加工硬化の導
入とが実施されている。これは、磁歪式トルクセンサで
は、一般に10〜100KHz程度の高周波で励磁され
ることが多く、その磁力線がセンサ軸の表皮層のみを流
れることから、その表面加工を行うことでトルク検出特
性、特にしステリシスや非直線性が改善されるためであ
る。
発明が解決しようとする課題
ところで従来、センサ軸の表面にショットピーニングを
施す際には、単一粒径のショツト粒を用いている。そし
てショット径が大きければ、軸表面からの深さが深い領
域に、その深さ方向に広い範囲で、残留応力が最大でほ
ぼ一定の応力分布が得られる。またショット径が小さい
場合は、深さが浅い領域で残留応力のピークが得られる
が、この場合は残留応力はぼ一定となる範囲は狭い。
施す際には、単一粒径のショツト粒を用いている。そし
てショット径が大きければ、軸表面からの深さが深い領
域に、その深さ方向に広い範囲で、残留応力が最大でほ
ぼ一定の応力分布が得られる。またショット径が小さい
場合は、深さが浅い領域で残留応力のピークが得られる
が、この場合は残留応力はぼ一定となる範囲は狭い。
このため、ショット径小の場合は、磁束の浸透深さが浅
くなるように励1i1条件を高周波高電流とすることで
、最適励磁条件を得るようにしている。
くなるように励1i1条件を高周波高電流とすることで
、最適励磁条件を得るようにしている。
しかし残留応力はぼ一定となる範囲が狭いため、利用可
能な励磁周波数の範囲ら狭く、応答速度との関係から比
較的高速回転するトルクセンサ軸にしか適用できないと
いう問題点がある。
能な励磁周波数の範囲ら狭く、応答速度との関係から比
較的高速回転するトルクセンサ軸にしか適用できないと
いう問題点がある。
ショット径大の場合は、ショット径小の場合よりも磁束
の浸透深さを大きくし、しかも応力分布の変化の大きい
軸の表面近傍部分の影響を小さくするように、磁束が深
い部分まで浸透するような励磁条件を利用することで、
ヒステリシスや非直線性の改善を図るようにしている。
の浸透深さを大きくし、しかも応力分布の変化の大きい
軸の表面近傍部分の影響を小さくするように、磁束が深
い部分まで浸透するような励磁条件を利用することで、
ヒステリシスや非直線性の改善を図るようにしている。
しかし、反対にこの場合は、軸の表面近傍部分がセンサ
ー特性を悪くしている。
ー特性を悪くしている。
すなわち、これら従来のショットピーニングを施したト
ルクセンサ軸では、残留応力がほぼ一定である範囲が必
ずしも十分な広がりを持たず、使用可能な励磁条件の幅
が狭いという問題点がある。
ルクセンサ軸では、残留応力がほぼ一定である範囲が必
ずしも十分な広がりを持たず、使用可能な励磁条件の幅
が狭いという問題点がある。
そこで本発明はこのような問題点を解決し、残留応力が
ほぼ一定である範囲を広く形成できるようにすることを
目的とする。
ほぼ一定である範囲を広く形成できるようにすることを
目的とする。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するため本発明は、トルク印加時の透磁
率の変化を検出するようにした磁歪式トルクセンサ軸の
軸材料の表面に、大径のショットから順次小径のショッ
トとなるように、複数回のショットピーニングを施すし
のである。
率の変化を検出するようにした磁歪式トルクセンサ軸の
軸材料の表面に、大径のショットから順次小径のショッ
トとなるように、複数回のショットピーニングを施すし
のである。
作用
このようにすると、まず大径のショットによって、軸表
面からの深さが深い領域に、残留応力が最大でほぼ一定
の応力分布が得られる0次に順次小径のショットとなる
ようにショットピーニングを施すことで、順次軸表面か
らの深さが浅い領域に向けて、残留応力が最大でほぼ一
定となる範囲が拡大する。したがって最終的には、残留
応力が最大でほぼ一定となる領域が、深さ方向に広い範
囲で、かつ軸の表面近くまで形成されることになる。
面からの深さが深い領域に、残留応力が最大でほぼ一定
の応力分布が得られる0次に順次小径のショットとなる
ようにショットピーニングを施すことで、順次軸表面か
らの深さが浅い領域に向けて、残留応力が最大でほぼ一
定となる範囲が拡大する。したがって最終的には、残留
応力が最大でほぼ一定となる領域が、深さ方向に広い範
囲で、かつ軸の表面近くまで形成されることになる。
実施例
第1図は、軸材料の表面に、大径のショツト粒でショッ
トピーニングを施した後に、これよりも小径のショツト
粒でショットピーニングを施したときの、軸の内部にお
ける残留応力の分布の様子を示す、ここで縦軸は残留応
力の大きさを表わし、横軸は軸表面からの深さを表わす
0図中、−点鎖線は大径のショツト粒のみでショットピ
ーニングを施した場合の残留応力分布を示し、また破線
は小径のショツト粒のみでショットピーニングを施した
場合の残留応力の分布を示している。実線は、大径のシ
ョツト粒によるショットピーニングの後に小径のショツ
ト粒によるショットピーニングを施行したときの応力分
布を示す。
トピーニングを施した後に、これよりも小径のショツト
粒でショットピーニングを施したときの、軸の内部にお
ける残留応力の分布の様子を示す、ここで縦軸は残留応
力の大きさを表わし、横軸は軸表面からの深さを表わす
0図中、−点鎖線は大径のショツト粒のみでショットピ
ーニングを施した場合の残留応力分布を示し、また破線
は小径のショツト粒のみでショットピーニングを施した
場合の残留応力の分布を示している。実線は、大径のシ
ョツト粒によるショットピーニングの後に小径のショツ
ト粒によるショットピーニングを施行したときの応力分
布を示す。
先に説明したように、大径のショツト粒のみでショット
ピーニングを施した場合は、軸表面からの深さが深い領
域に、その深さ方向に広い範囲で、残留応力が最大でほ
ぼ一定の部分が現われている。
ピーニングを施した場合は、軸表面からの深さが深い領
域に、その深さ方向に広い範囲で、残留応力が最大でほ
ぼ一定の部分が現われている。
また小径のショツト粒のみでショットピーニングを施し
た場合は、軸表面からの深さが浅い領域に、狭い範囲で
、残留応力が最大でほぼ一定の部分が現われている。
た場合は、軸表面からの深さが浅い領域に、狭い範囲で
、残留応力が最大でほぼ一定の部分が現われている。
大径のショツト粒の後に小径のショツト粒を用いてショ
ットピーニングを施した場合は、残留応力が最大でほぼ
一定の範囲が広く、かつ軸の表面近くまで及んでいる。
ットピーニングを施した場合は、残留応力が最大でほぼ
一定の範囲が広く、かつ軸の表面近くまで及んでいる。
したがって、このようにすることで、単一粒径のショツ
ト粒のみを使用する場合に比べ、幅広い励磁条件を使用
することが可能になり、トルクセンサの使用レンジを広
げることができる。
ト粒のみを使用する場合に比べ、幅広い励磁条件を使用
することが可能になり、トルクセンサの使用レンジを広
げることができる。
第2図は、本発明の方法により製造したトルクセンサ軸
のヒステリシスと非直線性との周波数特性の具体例を示
す、使用した軸材料はSN0M鋼で、直径0.6 mの
スチールショットの後に直径44μmのスチールショッ
トを施したものである。このような軸につき無負荷の状
態で測定を行い、励磁条件はトルクゼロ時の励磁電流3
5.5mAの定電圧駆動とした6図中、下側の曲線群は
このようにして測定されたヒステリシスと非直線性とを
示す。
のヒステリシスと非直線性との周波数特性の具体例を示
す、使用した軸材料はSN0M鋼で、直径0.6 mの
スチールショットの後に直径44μmのスチールショッ
トを施したものである。このような軸につき無負荷の状
態で測定を行い、励磁条件はトルクゼロ時の励磁電流3
5.5mAの定電圧駆動とした6図中、下側の曲線群は
このようにして測定されたヒステリシスと非直線性とを
示す。
また図中、上側の曲線群は比較例で、直径0.6mmの
スチールショットのみを行なった同一材料の軸につき、
同一条件で測定を行ったときの結果を示す0図より明ら
かなように、本発明の方法によれば、単一粒径のみの場
合に比べ、ヒステリシス、非直線性ともに良好になって
いる。
スチールショットのみを行なった同一材料の軸につき、
同一条件で測定を行ったときの結果を示す0図より明ら
かなように、本発明の方法によれば、単一粒径のみの場
合に比べ、ヒステリシス、非直線性ともに良好になって
いる。
また第2図より明らかなように、本発明によれば、直7
10.61W+のスチールショットのみを行った場合に
比べ、測定に用いた励磁周波数の全範囲において、ヒス
テリシス、非直線性とも向上している。これは、直径0
.6nmのスチールショットを行った後に直径44μm
のスチールショットを行うことで、トルクセンサとして
応力を感知する際に最大の応力を発生する最表面付近の
残留応力分布が、WjJ磁による検知範囲全般の残留応
力に近づくためである。
10.61W+のスチールショットのみを行った場合に
比べ、測定に用いた励磁周波数の全範囲において、ヒス
テリシス、非直線性とも向上している。これは、直径0
.6nmのスチールショットを行った後に直径44μm
のスチールショットを行うことで、トルクセンサとして
応力を感知する際に最大の応力を発生する最表面付近の
残留応力分布が、WjJ磁による検知範囲全般の残留応
力に近づくためである。
さらに本発明によれば、大径のショツト粒のあとで小径
のショツト粒によりショットピーニングを施すため、大
径のショツト粒を使用したときにしばしば生じる軸表面
の微小亀裂が小径のショツト粒によって改善されること
になる。この結果、トルクセンサ軸の表面状態が健全に
なって、その強度が向上するととらに、この点からもヒ
ステリシス、非直線性の改善が図られる。
のショツト粒によりショットピーニングを施すため、大
径のショツト粒を使用したときにしばしば生じる軸表面
の微小亀裂が小径のショツト粒によって改善されること
になる。この結果、トルクセンサ軸の表面状態が健全に
なって、その強度が向上するととらに、この点からもヒ
ステリシス、非直線性の改善が図られる。
なお、上記具体例においては、粒径の異なる大小2種類
のショツト粒を使用した場合を例示したが、大径ショッ
トから順次小径のショットになるように複数回のショッ
トピーニングを施す限り、粒径の異なる3種類以上のシ
ョツト粒を用いることも可能である。ただし、順序を逆
にして小径のショツト粒のあとで大径のショツト粒を使
用すると、小径のショツト粒による効果が大径のショツ
ト粒で消失されてしまい、所期の周波数特性は得られな
くなる。同様に大小のショツト粒を混合して一度にショ
ットピーニングを施しても、ヒステリシス、非直線性の
改善は見られない。
のショツト粒を使用した場合を例示したが、大径ショッ
トから順次小径のショットになるように複数回のショッ
トピーニングを施す限り、粒径の異なる3種類以上のシ
ョツト粒を用いることも可能である。ただし、順序を逆
にして小径のショツト粒のあとで大径のショツト粒を使
用すると、小径のショツト粒による効果が大径のショツ
ト粒で消失されてしまい、所期の周波数特性は得られな
くなる。同様に大小のショツト粒を混合して一度にショ
ットピーニングを施しても、ヒステリシス、非直線性の
改善は見られない。
発明の効果
以上述べたように本発明によると、大径のショットから
順次小径のショットとなるように複数回のショットピー
ニングを施すものであるため、残留応力が最大でほぼ一
定となる領域が、軸表面からの深さ方向に広い範囲で、
かつ軸の表面近くまで形成されることになって、トルク
センサのヒステリシスと非直線性を良好なものとするこ
とができ、しかも幅広い範囲の励磁条件を使用すること
ができる。
順次小径のショットとなるように複数回のショットピー
ニングを施すものであるため、残留応力が最大でほぼ一
定となる領域が、軸表面からの深さ方向に広い範囲で、
かつ軸の表面近くまで形成されることになって、トルク
センサのヒステリシスと非直線性を良好なものとするこ
とができ、しかも幅広い範囲の励磁条件を使用すること
ができる。
第1図は本発明の一実施例にもとづく軸内部の残留応力
の分布状態を示す図、第2図は本発明の一実施例にもと
づ、くトルクセンサのヒステリシスと非直線性との周波
数特性を示す図である。
の分布状態を示す図、第2図は本発明の一実施例にもと
づ、くトルクセンサのヒステリシスと非直線性との周波
数特性を示す図である。
Claims (1)
- 1、トルク印加時の透磁率の変化を検出するようにした
磁歪式トルクセンサ軸の軸材料の表面に、大径のショッ
トから順次小径のショットとなるように、複数回のショ
ットピーニングを施すことを特徴とするトルクセンサ軸
の製造方法。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1249821A JPH03110432A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | トルクセンサ軸の製造方法 |
SU904831132A RU1838083C (ru) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Способ изготовлени валов датчика крут щего момента магнитострикционного типа |
DE90118370T DE69001112T2 (de) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | Verfahren zum Herstellen der Welle eines magnetostriktiven Drehmomentsensors. |
ES199090118370T ES2039108T3 (es) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | Metodo para producir ejes sensores de momentos de torsion del tipo de magnetoestriccion. |
KR1019900015164A KR960010076B1 (ko) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | 토오크 센서축의 제조법 |
CN90107965A CN1023854C (zh) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | 生产扭矩传感器轴的方法 |
EP90118370A EP0420136B1 (en) | 1989-09-25 | 1990-09-25 | Method of producing magnetostriction type torque sensor shafts |
US07/876,520 US5205145A (en) | 1989-09-25 | 1992-04-30 | Method of producing torque sensor shafts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1249821A JPH03110432A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | トルクセンサ軸の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03110432A true JPH03110432A (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=17198689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1249821A Pending JPH03110432A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | トルクセンサ軸の製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0420136B1 (ja) |
JP (1) | JPH03110432A (ja) |
KR (1) | KR960010076B1 (ja) |
CN (1) | CN1023854C (ja) |
DE (1) | DE69001112T2 (ja) |
ES (1) | ES2039108T3 (ja) |
RU (1) | RU1838083C (ja) |
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WO2021177282A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 日本精工株式会社 | 磁歪式トルクセンサの検出回路及び検出方法 |
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JP2002098598A (ja) | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Koyo Seiko Co Ltd | トルクセンサ用冠状部品の製造方法 |
CN101192464B (zh) * | 2006-11-30 | 2012-11-14 | 西门子Vdo汽车公司 | 消除磁致弹性扭矩传感器中磁滞的方法 |
TWI386550B (zh) | 2008-05-28 | 2013-02-21 | Honda Motor Co Ltd | 工作機械 |
JP6740908B2 (ja) * | 2017-01-11 | 2020-08-19 | 日立金属株式会社 | 磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法 |
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