JPH04204338A - Load sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 （！食上の利用分野〕 本発明は、磁歪効果を利用した荷重センサに関する。[Detailed description of the invention] (!Field of food use) The present invention relates to a load sensor that utilizes magnetostrictive effects.
構造物を構成している鋼材にかかる負荷を計測する方法
として、歪ゲージを用いたり、ロードセルを利用する方
法等いくつかの手法がある。しがし、歪ゲージやロード
セルを用いる方法は、経年変化を生ずるばかりでなく、
劣悪な環境条件に充分な適応性を有しているとはいえな
い。特に、建設機械やプレス等の産業機器に作用する荷
重を連続的に計測するのには、あまり適していない。そ
こで、劣悪な環境下においても特性変化の割合か小さく
、経年変化の少ない磁歪効果を利用した磁歪方式の力計
測が考えられる。There are several methods for measuring the load applied to the steel materials that make up a structure, such as using strain gauges and load cells. However, methods using strain gauges and load cells not only cause deterioration over time, but also
It cannot be said that they have sufficient adaptability to poor environmental conditions. In particular, it is not very suitable for continuously measuring loads acting on industrial equipment such as construction machines and presses. Therefore, a magnetostrictive force measurement method that utilizes the magnetostrictive effect, which has a small rate of change in characteristics and little change over time even under harsh environments, could be considered.
磁歪方式の力計測は、磁歪材に荷重を作用させたときの
、応力と磁歪量との関係、（一般には、応力と透磁率と
の関係）を利用するもので、応力−磁歪量との関係が線
形性を有することと、再現性に優れていることが要求さ
れる。そして、現在の荷重計用磁歪材としては、透磁率
が高く、大きな磁歪特性を有するケイ素鋼板が一般に使
用されている。Magnetostrictive force measurement uses the relationship between stress and magnetostriction (generally, the relationship between stress and magnetic permeability) when a load is applied to a magnetostrictive material, and the relationship between stress and magnetostriction is It is required that the relationship has linearity and excellent reproducibility. As the current magnetostrictive material for load cells, silicon steel plates having high magnetic permeability and large magnetostrictive properties are generally used.
〔発明が解決しようとする課題］
ところが、ケイ素鋼板は、磁歪特性が非常に優れている
反面、降伏応力が低く、しかも溶接性がよくない。従っ
て、ケイ素鋼板は、降伏点が低いために、大きな荷重が
かかる建設機械やプレス等に使用した場合、応力−磁歪
量の線形性が損なわれるため、使用することができない
。このため、建設機械等においては、荷重計を用いての
荷重の検出を行っておらず、荷重を検出する場合には、
やむをえずこれらを作動する油圧によって間接的に検出
しているのが現状である。しかし、油圧による荷重の検
出は、時間的な遅れが大きく、負荷に応じた適切な出力
制御が行えず、単にパケットの位置制御を行っているた
けであって、エネルギー効率が低い。[Problems to be Solved by the Invention] However, although silicon steel sheets have very excellent magnetostrictive properties, they have low yield stress and poor weldability. Therefore, silicon steel sheets cannot be used in construction machines, presses, etc. that are subjected to large loads due to their low yield point, since the linearity of stress-magnetostriction is impaired. For this reason, in construction machinery, etc., loads are not detected using load cells, and when detecting loads,
Currently, it is unavoidable that these are detected indirectly using the hydraulic pressure that operates them. However, detecting a load using hydraulic pressure has a large time delay, cannot perform appropriate output control according to the load, and merely controls the position of the packet, resulting in low energy efficiency.
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、建設機械等に作用する荷重を検出することが
可能な荷重センサを提供することを目的としている。The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a load sensor capable of detecting a load acting on a construction machine or the like.
上記の目的を達成するために、本発明に係る荷重センサ
は、磁歪材と、この磁歪材に形成した表面硬化処理部と
、この表面硬化処理部に交差させて配設した一対のコイ
ルとを有することを特徴としている。In order to achieve the above object, the load sensor according to the present invention includes a magnetostrictive material, a surface hardened portion formed on the magnetostrictive material, and a pair of coils disposed to intersect with the surface hardened portion. It is characterized by having
建設機械や一般の構造物においては、主応力方向がわか
っている場合が多い。従って、表面硬化処理部には、磁
歪材に荷重か作用したときの主応力方向に沿い、電気磁
気異方性パターンを形成するとよい。In construction machinery and general structures, the principal stress direction is often known. Therefore, it is preferable to form an electromagnetic anisotropy pattern in the surface hardened portion along the principal stress direction when a load is applied to the magnetostrictive material.
゛上記の如く構成した本発明は、磁歪材の一部に浸炭ま
たは窒化等による表面硬化処理部を設けて降伏応力を高
めいるため、大きな荷重が作用しても磁歪効果の直線性
を確保でき、劣悪な環境下にあっても正確な荷重の検出
が可能となる。しかも、例えば磁歪材として炭素鋼や合
金鋼を用いれば、Ｎｉ、Ｃｒ等の組成の配合比を調整す
ることにより、応力−磁歪量のヒステリシスを小さくす
ることができ、線形性に優れた磁歪材かえられ、検出精
度を向上することができる。゛In the present invention configured as described above, a part of the magnetostrictive material is provided with a surface hardening treatment by carburizing or nitriding to increase the yield stress. Therefore, even when a large load is applied, the linearity of the magnetostrictive effect can be ensured. , it is possible to accurately detect loads even in poor environments. Furthermore, if carbon steel or alloy steel is used as the magnetostrictive material, the stress-magnetostriction hysteresis can be reduced by adjusting the composition ratio of Ni, Cr, etc., and the magnetostrictive material has excellent linearity. The detection accuracy can be improved.
そして、表面硬化処理部に、応力方向に沿って、例えば
溝等の電気磁気異方性パターンを設けると、コイルによ
って励磁したときに、磁束が電気磁気異方性パターンに
沿って生じ、大きな出力が得られるとともに、感度の向
上を図ることができる。Then, if an electromagnetic anisotropic pattern such as a groove is provided along the stress direction in the surface hardened part, when the coil is excited, magnetic flux will be generated along the electromagnetic anisotropic pattern, resulting in a large output. can be obtained, and the sensitivity can be improved.
本発明の好ましい実施例を、添付図面に従って詳説する
。Preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第１図は、本発明の実施例に係る荷重センサの斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view of a load sensor according to an embodiment of the present invention.
第１図において、荷重センサ１０は、板状の磁歪材であ
る合金鋼１２からなる本体の表面の一部、例えば中央部
の両面に浸炭処理をした表面硬化処理部１４が設けであ
る。この表面硬化処理部１４には、合金鋼１２を貫通し
た４つのコイル孔１６．１８．２０．２２が形成しであ
る。そして、コイル孔２０．２２には、励磁コイル２４
が巻いてあり、コイル孔１６．１８には、検出コイル２
６が巻いである。In FIG. 1, a load sensor 10 has a main body made of alloy steel 12, which is a plate-shaped magnetostrictive material, and is provided with a surface-hardened portion 14 in which a portion of the surface, for example, both sides of the central portion, is carburized. Four coil holes 16, 18, 20, and 22 penetrating the alloy steel 12 are formed in this surface hardened portion 14. The coil hole 20.22 has an excitation coil 24.
The detection coil 2 is wound in the coil hole 16.18.
6 is the winding.
励磁コイル２４と検出コイル２６とは、相互に直交する
ように設けられているとともに、構造部材１０に作用す
る荷ｆ［Ｆに対して４５度傾斜している。そして、励磁
コイル２４は、図示しないリード線を介して、交流電源
に接続される。The excitation coil 24 and the detection coil 26 are provided so as to be orthogonal to each other, and are inclined at 45 degrees with respect to the load f[F acting on the structural member 10. The excitation coil 24 is connected to an AC power source via a lead wire (not shown).
検出コイル２６は、第２図に示したように、ブリッジ回
路３０の一辺を構成するようになっている。このブリッ
ジ回路３０は、接続点ａ、ｂが入力端子であって、接続
点ｃ、ｄが出力端子となっている。そして、接続点ａ、
Ｃ間に検出コイル２６が接続され、接続点ａ、ｄ間に温
度補償用のコイルＬ０が接続しである。このコイルは、
その部分の温度が不均一の場合は、最良特性コイルを選
択することにより均一化が行える。さらに、接続点ｃ、
ｂ間と接続点ｄ、ｂ間とには、抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続し
である。また、入力端子である接続点ａ、ｂには、発振
回路３２の出力を増幅する出力増幅回路３４が接続して
あり、出力端子である接続点ｃ、ｄには、位相検波回路
３６が接続しである。The detection coil 26 constitutes one side of the bridge circuit 30, as shown in FIG. In this bridge circuit 30, connection points a and b are input terminals, and connection points c and d are output terminals. And connection point a,
A detection coil 26 is connected between the connection points a and d, and a temperature compensation coil L0 is connected between the connection points a and d. This coil is
If the temperature in that area is non-uniform, it can be made uniform by selecting the coil with the best characteristics. Furthermore, connection point c,
Resistors R1 and R2 are connected between the connection points d and b and between the connection points d and b. Further, an output amplification circuit 34 for amplifying the output of the oscillation circuit 32 is connected to connection points a and b, which are input terminals, and a phase detection circuit 36 is connected to connection points c and d, which are output terminals. It is.
位相検波回路３６は、発振回路３２の出力に基づいてブ
リッジ回路３ｏの出力を位相検波し、出力信号をフィル
タ３８に送る。そして、フィルタ３８は、位相検波回路
３６の出力信号から雑音を除去する。フィルタ３８を通
過した位相検波回路３６−の出力信号は、増幅回路４０
によって増幅され、図示しない荷重演算器や各種の制御
装置等に送られる。The phase detection circuit 36 performs phase detection on the output of the bridge circuit 3o based on the output of the oscillation circuit 32, and sends the output signal to the filter 38. The filter 38 then removes noise from the output signal of the phase detection circuit 36. The output signal of the phase detection circuit 36- that has passed through the filter 38 is sent to the amplifier circuit 40.
The signal is amplified and sent to a load calculator, various control devices, etc. (not shown).
上記の如く構成した荷重センサ１０は、例えば第１図の
上下部を建設機械やプレス、橋梁等の構造物中に溶接し
て取り付けられる。そして、励磁コイル２４に発振面ｇ
３２が出力する周波数と同一の周波数の電流を流すとと
もに、ブリッジ回路３０の接続点ａ、ｂに電圧を印加す
る。The load sensor 10 configured as described above is attached by welding the upper and lower parts of FIG. 1 into a structure such as a construction machine, a press, or a bridge, for example. Then, the oscillation surface g is placed on the excitation coil 24.
A current having the same frequency as the frequency output by the bridge circuit 32 is passed, and a voltage is applied to the connection points a and b of the bridge circuit 30.
構造部材１０に荷重Ｆが作用していない場合には、ブリ
ッジ回路３０が平衡状態にあり、接続点ｃ、ｄｌ！Ｉに
電圧は現れない。そして、構造部材１０に荷重Ｆが作用
すると、構造部材１０の透磁率をはじめとする電気磁気
特性が変化し、検出コイル２６の相互インダクタンスか
荷ｆｆ１Ｆの大きさ、すなわち合金鋼１２の応力の大き
さに応じて変わる。このため、ブリッジ回路３０は、検
出コイル２６と抵抗Ｒ１とによるインピーダンスが変化
して平衡がくずれ、接続点ｃ、ｄ間に電圧が出力される
。このブリッジ回路３０の出力電圧は、位相検波回路３
６によって位相検波され、フィルタ３８によって雑音が
除去されたのち、増幅回路４０によって増幅される。When no load F is acting on the structural member 10, the bridge circuit 30 is in equilibrium and the connection points c, dl! No voltage appears at I. When the load F acts on the structural member 10, the electromagnetic properties such as the magnetic permeability of the structural member 10 change, and the mutual inductance of the detection coil 26 changes to the magnitude of the load ff1F, that is, the stress of the alloy steel 12. It changes depending on the situation. Therefore, in the bridge circuit 30, the impedance between the detection coil 26 and the resistor R1 changes, the balance is lost, and a voltage is output between the connection points c and d. The output voltage of this bridge circuit 30 is
6, the filter 38 removes noise, and the amplifier circuit 40 amplifies the signal.
このように、合金鋼１２の中央部に部分的に浸炭処理し
た表面硬化処理部１４を形成したことにより、検出部に
おける磁歪材である合金１１１２の降伏応力を高めるこ
とができ、大きな荷重が作用しても磁歪効果の直線性を
確保することができる。By forming the partially carburized surface-hardened part 14 in the center of the alloy steel 12, the yield stress of the alloy 1112, which is a magnetostrictive material, in the detection part can be increased, and a large load can be applied. However, the linearity of the magnetostrictive effect can be ensured.
また、周波数を調整すれば、降伏応力の高い浸炭部を中
心に磁束を増すことも可能である。そして、実施例の荷
重センサ１０は、表面硬化処理部１４が合金＠１２の中
央部にたけ設けであるため、構造物に容易に溶接するこ
とができ、また溶接割れを防ぐことができる。つまり、
全体、特に溶接部を浸炭すると脆く、溶接することがで
きない。従って、建設機械等に容易に装着することがで
き、建設機械等に作用する荷重をリアルタイムに連続し
て検出することが可能となり、荷重に対応した出力制菌
が可能となる。Furthermore, by adjusting the frequency, it is also possible to increase the magnetic flux centered on the carburized portion where the yield stress is high. In the load sensor 10 of the embodiment, since the surface hardened portion 14 is provided in the center of the alloy @12, it can be easily welded to a structure and weld cracks can be prevented. In other words,
If the entire part, especially the welded part, is carburized, it becomes brittle and cannot be welded. Therefore, it can be easily attached to a construction machine, etc., and the load acting on the construction machine, etc. can be continuously detected in real time, and output sterilization corresponding to the load can be performed.
しかも、合金鋼１２のＮｉ、Ｃｒ等の含有量を１１ｆｉ
することにより、磁気ヒステリシスを小さくすることが
できる。また、浸炭処理は、技術的に完成されており、
バラツキの少ない安定した性能を有する荷重センサｌＯ
が得られる。Moreover, the content of Ni, Cr, etc. in alloy steel 12 is reduced to 11fi.
By doing so, magnetic hysteresis can be reduced. In addition, the carburizing process has been technically completed,
Load sensor lO with stable performance with little variation
is obtained.
なお、上記実施例においては、磁歪材として合金鋼１２
を用いた場合について説明したが、磁歪材は炭素鋼や普
通構造用鋼材（ＳＳ材）、高張力鋼材（ＳＴｔＩ材）等
であってもよい。また、前記実施例においては、板状の
合金鋼１２を用いた場合について説明したが、棒状やパ
イプ状の鋼材を用いてもよい。さらに、前記実施例にお
いては、表面硬化処理部１４を浸炭処理によって形成し
た場合について説明したが、窒化処理等によって形成し
てもよい。また、このとき、再加熱処理、サブゼロ旭理
により、熱処理組成を安定化することら有効である。そ
して、前記実施例においては、励磁コイル２４と検出コ
イル２６とを直交させた場合について説明したが、両者
は直交していなくてもよい。また、前記実施例において
は、合金鋼１２にコイル孔１６．１８．２０．２２を形
成してこの孔に励磁コイル２４と検出コイル２６を巻い
た場合について説明したか、コイルは使用目的、使用環
境または要求検出精度に応じて、Ｕコア、ピンコア等を
使用したものを選択してよい。In the above embodiment, alloy steel 12 is used as the magnetostrictive material.
Although a case has been described in which magnetostrictive material is used, carbon steel, ordinary structural steel material (SS material), high tensile strength steel material (STtI material), etc. may be used as the magnetostrictive material. Further, in the embodiment described above, a case has been described in which a plate-shaped alloy steel 12 is used, but a rod-shaped or pipe-shaped steel material may also be used. Further, in the embodiment described above, the case where the surface hardened portion 14 is formed by carburizing treatment has been described, but it may be formed by nitriding treatment or the like. Further, at this time, reheating treatment and sub-zero heat treatment are effective because they stabilize the heat treated composition. In the embodiment described above, a case has been described in which the excitation coil 24 and the detection coil 26 are orthogonal to each other, but they do not need to be orthogonal to each other. In addition, in the above embodiment, the coil holes 16, 18, 20, 22 are formed in the alloy steel 12 and the excitation coil 24 and the detection coil 26 are wound in these holes. Depending on the environment or required detection accuracy, one using a U core, pin core, etc. may be selected.
〈具体飽実施例〉
３０Ｍ４３５合金鋼を用いて平板を作成し、浸炭処理を
する両面の中央部を除いて銅メツキをしたのち、中央部
に第１図に示したように４つのコイル孔１６．１８．２
０．２２を形成した。そして、上記の平板の両面中央部
に浸炭処理をし、表面硬化処理部１４を形成した。その
後、コイル孔１６．１８．２０．２２に励磁コイル２４
と検出コイル２６とを巻いて荷重センサ１０にした。<Specific Example> A flat plate was prepared using 30M435 alloy steel, and after copper plating was performed on both sides except for the central part to be carburized, four coil holes 16 were formed in the central part as shown in Fig. 1. .18.2
0.22 was formed. Then, the center portions of both sides of the flat plate were carburized to form a surface hardened portion 14. Then, the excitation coil 24 is inserted into the coil hole 16.18.20.22.
and the detection coil 26 were wound to form the load sensor 10.
このようにして形成した実施例の荷重センサ１０と、普
通ＳＳ鋼を用いて作製した荷重センサと比較したところ
、第３図の結果を得ることができた。すなわち、実施例
の荷重センサ１０は、合金鋼１２に作用する応力と出力
との間には、大きな応力範囲まで比例関係が得られると
ともに、太きな出力か得られた。When the load sensor 10 of the example thus formed was compared with a load sensor made using ordinary SS steel, the results shown in FIG. 3 were obtained. That is, in the load sensor 10 of the example, a proportional relationship was obtained between the stress acting on the alloy steel 12 and the output up to a large stress range, and a large output was obtained.
なお、上記においては、表面硬化処理部１４を形成する
部分以外のところを銅メツキしたか、浸炭防止材になる
ものであればなんでもよい。In addition, in the above, the parts other than the part forming the surface hardened part 14 may be plated with copper, or any other material may be used as long as it serves as a carburization prevention material.
第４図は、他の実施例の正面図である。FIG. 4 is a front view of another embodiment.
第４図において、荷重センサ１０は、前面および背面の
中央部に浸炭処理および再加熱、サブ上口処理によって
形成した表面硬化処理部１４を有している。そして、表
面硬化処理部１４の中央には、荷重センサ１０に荷重が
作用したときに、この加重によって生ずる主応力方向に
沿って複数条の溝からなる電気磁気異方性パターン４２
か設けである。さらに、表面硬化処理部１４には、電気
磁気異方性パターン４２を囲むように４つのコイル孔１
６．１８．２０．２２が形成しである。そして、はぼ電
気磁気異方性パターン４２の長手方向に沿うコイル孔１
６．１８と、電気磁気異方性パターン４２の輻方向のコ
イル孔２０．２２とには、検出コイル４４．４６が巻い
である。In FIG. 4, the load sensor 10 has a surface-hardened portion 14 formed at the center of the front and back surfaces by carburizing, reheating, and sub-top treatment. In the center of the surface hardening treatment section 14, there is an electromagnetic anisotropic pattern 42 consisting of a plurality of grooves along the direction of the principal stress generated by the load when the load is applied to the load sensor 10.
It is a provision. Furthermore, the surface hardening treatment section 14 has four coil holes 1 surrounding the electromagnetic anisotropy pattern 42.
6.18.20.22 was formed. The coil hole 1 along the longitudinal direction of the electromagnetic anisotropy pattern 42
6.18 and the coil holes 20.22 in the radial direction of the electromagnetic anisotropy pattern 42 are wound with detection coils 44.46.
各検出コイル４４．４６は、第５図に示したように、ブ
リッジ回路３０の２辺を構成している。Each detection coil 44, 46 constitutes two sides of the bridge circuit 30, as shown in FIG.
すなわち、検出コイル４４は、ブリッジ回路３０の接続
点ａ、ｃ間に接続してあり、検出コイル４６は接続点ａ
、ｄ間に接続しである。そして、接続点ｃ、ｂ間と接続
点ｄ、ｂ間とには、抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続しである。な
お、他の構成は、第２図と同様である。That is, the detection coil 44 is connected between the connection points a and c of the bridge circuit 30, and the detection coil 46 is connected between the connection points a and c of the bridge circuit 30.
, d. Resistors R1 and R2 are connected between the connection points c and b and between the connection points d and b. Note that the other configurations are the same as in FIG. 2.
上記の如く構成した本実施例においては、各検出コイル
４４．４６に電流を流したときの、自己インダクタンス
の変化によって荷重センサ１０に作用する荷重、すなわ
ち構造物に作用する荷重を検出することができる。In this embodiment configured as described above, it is possible to detect the load acting on the load sensor 10, that is, the load acting on the structure, by the change in self-inductance when current is passed through each detection coil 44, 46. can.
すなわち、いま検出コイル４４を考えると、検出コイル
４４に電流が流れたことにより、第６図の細線に示した
ように磁束φが生ずる。この状態において、図の上下方
向に荷ｆｆ１Ｆが作用すると、合金鋼１２には、第７図
のように電気磁気異方性パターン４２に沿った方向に主
応力σが生じ、主応力方向に引張応力が作用する。この
ため、合金鋼１２は、主応力方向において透磁率が増加
する。That is, considering the detection coil 44 now, when a current flows through the detection coil 44, a magnetic flux φ is generated as shown by the thin line in FIG. In this state, when a load ff1F acts in the vertical direction in the figure, a principal stress σ is generated in the alloy steel 12 in the direction along the electromagnetic anisotropy pattern 42 as shown in FIG. Stress acts. Therefore, the magnetic permeability of the alloy steel 12 increases in the principal stress direction.
しかし、主応力方向と直交した方向は、溝からなる電気
磁気異方性パターン４２によって２力が緩和され、主応
力と直交した方向において透磁率の変化が小さい。この
ため、検出コイル４４の自己インダクタンスは大きく変
化し、検出コイル４６の自己インダクタンスの変化は変
化か小さい。従って、ブリッジ回路３０の出力端子であ
る接続点ｃ、ｄに検出電圧が現れる。However, in the direction orthogonal to the principal stress direction, the two forces are relaxed by the electromagnetic anisotropic pattern 42 made of grooves, and the change in magnetic permeability is small in the direction orthogonal to the principal stress. Therefore, the self-inductance of the detection coil 44 changes greatly, and the change in the self-inductance of the detection coil 46 is small. Therefore, a detected voltage appears at the connection points c and d, which are the output terminals of the bridge circuit 30.
このように、本実施例においては、表面硬化処理部１４
の検出コイルを配置した位置に主応力方向に沿って電気
磁気異方性パターン４２を設けたことにより、透磁率の
変化を大きくすることができ、大きな出力信号を得るこ
とができるとともに、感度の向上を図ることかできる。In this way, in this embodiment, the surface hardening treatment section 14
By providing the electromagnetic anisotropy pattern 42 along the principal stress direction at the position where the detection coil is arranged, it is possible to increase the change in magnetic permeability, obtain a large output signal, and improve the sensitivity. You can try to improve.
そして、第５図のように２つの検出コイル４４．４６を
ブリッジ回路３０に組み込んで差動出力させることによ
り、温度をはじめとする各種変動要因をキャンセルする
ことができるなかりでなく、差動により大きな出力信号
を取り出すことが可能となる。By incorporating the two detection coils 44 and 46 into the bridge circuit 30 as shown in Fig. 5 and producing a differential output, various fluctuation factors such as temperature can be canceled out, as well as differential output. This makes it possible to extract a larger output signal.
なお、電気磁気異方性パターン４２の形成は、溝に限定
されるものではなく、メツキまたはレーザや電子線等の
高エネルギービームを部分的に照射することにより組成
的な磁気異方性を形成することができる。Note that the formation of the electromagnetic anisotropy pattern 42 is not limited to grooves, but may also be formed by forming compositional magnetic anisotropy by plating or partially irradiating a high energy beam such as a laser or an electron beam. can do.
第８図は、電気磁気異方性パターン４２を設けた場合と
設けない場合との出力特性を比較したもので、図から明
らかなように、電気磁気異方性パターン４２を設けると
、大きな出力信号が得られる。FIG. 8 compares the output characteristics when the electromagnetic anisotropic pattern 42 is provided and when it is not provided. As is clear from the figure, when the electromagnetic anisotropic pattern 42 is provided, the output is larger. I get a signal.
以上に説明したように、本発明によれば、磁歪材の一部
に浸炭または窒化等による表面硬化処理部を設けて降伏
応力を高めたことにより、大きな荷重が作用しても磁歪
効果の直線性を確保でき、劣悪な環境下にあっても正確
な荷重の検出が可能となる。As explained above, according to the present invention, by providing a surface hardening treatment part by carburizing or nitriding on a part of the magnetostrictive material to increase the yield stress, the magnetostrictive effect remains straight even when a large load is applied. This enables accurate load detection even in poor environments.
そして、表面硬化処理部に、応力方向に沿って、例えば
溝等の電気磁気異方性パターンを設けると、コイルによ
って励磁したときに、磁束が電気磁気異方性パターンに
沿って生じ、大きな出力が得られるとともに、感度の向
上を図ることかできる。Then, if an electromagnetic anisotropic pattern such as a groove is provided along the stress direction in the surface hardened part, when the coil is excited, magnetic flux will be generated along the electromagnetic anisotropic pattern, resulting in a large output. can be obtained, and the sensitivity can be improved.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例に係る荷重センサの斜視図、第
２図は実施例を用いた荷重横用装置の一例を示すブロッ
ク図、第３図は表面硬化処理部の効果を示す特性比較図
、第４図は他の実施例の正面図、第５図は他の検出装置
例のブロック図、第６図、第７図は電気磁気異方性パタ
ーンの作用の説明図、第８図は電気磁気異方性パターン
の効果を示す出力特性図である。
１０−−−荷重センサ、１２− 磁歪材（合金鋼）、１
４ ・−表面硬化処理部、２４ −〜〜励磁コイル、２
６．４４．４６〜 検出コイル、４２、電気磁気異方性
パターン。[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a perspective view of a load sensor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing an example of a load lateral transfer device using the embodiment, and Fig. 3 is a hardened surface. Figure 4 is a front view of another embodiment, Figure 5 is a block diagram of another example of the detection device, Figures 6 and 7 are diagrams showing the effects of the processing section. An explanatory diagram of the action, FIG. 8 is an output characteristic diagram showing the effect of the electromagnetic anisotropic pattern. 10--Load sensor, 12- Magnetostrictive material (alloy steel), 1
4 ・-Surface hardening treatment section, 24 -~~ Excitation coil, 2
6.44.46 ~ Detection coil, 42, electromagnetic anisotropy pattern.
Claims (2)
と、この表面硬化処理部に交差させて配設した一対のコ
イルとを有することを特徴とする荷重センサ。(1) A load sensor comprising a magnetostrictive material, a surface hardened portion formed on the magnetostrictive material, and a pair of coils disposed to intersect with the surface hardened portion.
用したときの主応力方向に沿い、電気磁気異方性パター
ンが形成してあることを特徴とする請求項１に記載の荷
重センサ。(2) The load according to claim 1, wherein an electromagnetic anisotropy pattern is formed in the surface hardened portion along the principal stress direction when a load is applied to the magnetostrictive material. sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33913090A JPH04204338A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Load sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33913090A JPH04204338A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Load sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204338A true JPH04204338A (en) | 1992-07-24 |
Family
ID=18324531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33913090A Pending JPH04204338A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Load sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204338A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996013703A1 (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-09 | Komatsu Ltd. | Load sensor substrate and load sensor |
| WO1997012213A1 (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Magnetostrictive sensor structure |
| JP2006349624A (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Nec Tokin Corp | Load sensor and manufacturing method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0290030A (en) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Nissan Motor Co Ltd | Detecting device for torque |
| JPH02145934A (en) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Komatsu Ltd | Load measuring sensor and construction machine with excavation load measuring sensor |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33913090A patent/JPH04204338A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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