JPH0623951Y2 - トルク検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、磁気ひずみ効果を利用してトルクの検出を行
なういわゆる磁歪式のトルク検出装置に関する。

従来の技術 この種のトルク検出装置として例えば特願昭６１−２８
３６４号に係るものが先に本出願人により提案されてい
る。第３図〜第５図はその概略を示したもので、磁性体
により構成された軸３１の外周面に、その軸心方向と４
５度の角度をなす複数の溝３２ａ，３２ｂを、軸３１の
円周方向を対称中心として左右対称に形成している。

そして、軸３１の外周にはその軸心方向に沿って２つの
励磁コイル３３，３４を並設するとともに、励磁コイル
３３，３４の外周部に、軸３１との間に間隙３５をおい
て、例えばパーマロイ等の高透磁率物質よりなるヨーク
３６を配設して上記励磁コイル３３，３４を覆ってい
る。

そして、２つの励磁コイル３３，３４にそれぞれ交流電
圧を加えることにより、軸３１，間隙３５およびヨーク
３６を通る磁気回路が励磁コイル３３，３４の回りに形
成され、周知のように励磁コイル３３，３４を含むブリ
ッジ回路を構成することにより、軸３１のねじりトルク
に応じた出力が得られる。

考案が解決しようとする問題点 上記のような構造のトルク検出装置においては、トルク
センサとしてユニット化されたものではないため、汎用
性の面で十分でないばかりでなく、例えば工作機械等の
既存設備のトルク検出部に適用するにあたり、ヨーク３
６を支持する支持手段や軸３１を支持するベアリング等
が必要不可欠であり、そのためにトルク検出部の構造が
大型化するとともに、大がかりな改造作業が必要にな
り、実用性に欠ける。

このようなことから、軸受機能までも含んだ上でコンパ
クトにまとめられたトルク検出装置の要請が強い。

問題点を解決するための手段 本考案は上記のような要請に応えるためになされたもの
であり、実施例にも示すように、磁性体により構成さ
れ、外周面には軸心方向と所定の角度をなす複数の溝が
形成された軸と、この軸の外周に前記複数の溝を囲繞す
るように配設されて、該軸を磁路の一部として磁気回路
を構成するコイルと、このコイルを支持する筒状のハウ
ジングと、ハウジングのうち前記コイルの内側に内挿さ
れた非磁性体製のすべり軸受部材とを備えてなり、前記
複数の溝に非磁性体を埋設するとともに、軸のうち前記
複数の溝が形成された領域を支持面として、前記すべり
軸受部材により軸を回転可能に支持したことを特徴とす
るものである。

作用 上記の構造によれば、実質的にトルクセンサ部と軸受部
とが一体化されており、しがってトルク検出装置として
のコンパクト化を達成できる。

実施例 第１図（Ａ），（Ｂ）は本考案の一実施例を示す図で、
磁性体よりなる軸１の外周面には第３図と同様に、その
軸心方向と４５度の角度をなす複数の溝２ａ，２ｂが左
右対称に形成されている。また軸１の両端部には相手側
の軸との連結を容易にするためにジョイント部１ａが形
成されている。

溝２ａ，２ｂが形成された軸１の外周面には、第１図
（Ｂ）にも示すように非磁性体、例えばセラミックコー
ティング層７が形成されており、このセラミックコーテ
ィング層７により上記の溝２ａ，２ｂが埋められている
とともに、セラミックコーティング層７と軸１の一般部
の外周面とは面一になるように形成されている。

ここで、上記のセラミックコーティング層７は軸１の円
周方向全面に形成されているが、溝２ａ，２ｂのみを埋
設するように形成することもできる。軸１の外周には溝
２ａ，２ｂが形成された領域を囲繞するようにその軸心
方向に沿って２つの励磁コイル３，４が並設されてい
る。これらの励磁コイル３，４は、軸１に外挿された筒
状のハウジング６の外周に直接巻回され、樹脂等の絶縁
体５によりモールディングされている。すなわち、ハウ
ジング６は励磁コイル３，４が巻き付けられるボビンと
共用化されており、そのためにハウジング６は非磁性
体、例えばセラミックで構成されている。

ハウジング６の内周には同じくセラミック等の非磁性体
からなるすべり軸受部材としての軸受メタル８が配設さ
れている。そして、この軸受メタル８により、前記の溝
２ａ，２ｂが形成された領域を支持面として軸１が回転
可能に支持されている。

上記のセラミックコーティング層７と軸受メタル８とは
直接摺動することから、いずれも耐摩耗性にすぐれてい
ることが条件となるが、先に例示したセラミックに代え
て例えばテフロン（登録商標）等を用いることもでき
る。

また、ハウジング６の一端には相手部材への取り付けの
ために、取付穴９をもつフランジ部１０が一体に形成さ
れている。

１２はスペーサ、１３は軸１とハウジング６との軸方向
の相対移動を阻止するスナップリング、１４はオイルシ
ールである。

上記の構造によれば、ハウジング６内にすべり軸受機能
が付加されて実質的にトルクセンサユニットしてユニッ
ト化されているものである。したがって、フランジ部１
０を相手部材に固定するとともに、ジョイント部１ａを
カップリングを介してトルク検出対象となる軸に連結す
ることでトルク検出が可能となる。

また、溝２ａ，２ｂはセラミックコーティング層７で埋
められているので、溝２ａ，２ｂに異物が詰まるおそれ
がなく、磁束が軸表面に集中して通るところのいわゆる
表皮効果が阻害されることもない。

なお、トルク検出時の作用については第３図に示したも
のと同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

第２図は本考案の他の実施例を示す図であり、トルク検
出装置をモータに組み込んだものである。

すなわち、第１図と共通する部分には同一符号を付して
説明すると、本実施例においてモータ２０の回転軸２１
そのものを磁歪軸とするべく、回転軸２１の外周面に先
の実施例と同様に溝２ａ，２ｂを形成してセラミックコ
ーティング層７で埋める一方、コイル３，４を絶縁層２
５で被覆するとともにヨークを兼ねたハウジング２６を
磁性体により形成したものである。

２７はモータ２０のロータ、２８は同じくステータ、２
９はモータハウジング、１４はオイルシールである。

本実施例の場合、モータ２０のベアリングボックスに相
当する部分にすべり軸受とトルク検出装置とが実装され
ているものであり、したがってより一層のコンパクト化
が可能となる。

考案の効果 本考案によれば、すべり軸受機能を含んだトルクセンサ
ユニットとしてコンパクトなユニット化構造となってい
るので、各種のトルク検出部に適用するにあたって汎用
性にすぐれるほか、既存設備の取り付けが容易で、その
トルク検出部回りの構造を小型化できる。また、トルク
検出部として機能する溝が形成された部位とすべり軸受
部材とが軸の長手方向で相互に重複していることから、
軸を支持しているハウジングひいてはトルク検出装置の
全長を短縮できる。加えて、上記の溝はセラミック等の
非磁性体で埋められていることから、溝を形成したこと
によって、すべり軸受部材による支持面となるべき部分
の平滑性が損われることもなければ、溝に異物が詰まる
おそれもなく、磁束が軸表面に集中して通るところのい
わゆる表皮効果が阻害されることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本考案のトルク検出装置の一実施例を示
す断面図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う
断面図、第２図は本考案の他の実施例を示す断面図、第
３図は従来のトルク検出装置の断面図、第４図は第３図
の軸の正面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図
である。 １……軸、２ａ，２ｂ……溝、３，４……励磁コイル、
６……ハウジング、７……非磁性体としてのセラミック
コーティング層、８……すべり軸受部材としての軸受メ
タル、２０……モータ、２６……ハウジング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体により構成され、外周面には軸心方
   向と所定の角度をなす複数の溝が形成された軸と、この
   軸の外周に前記複数の溝を囲繞するように配設されて、
   該軸を磁路の一部として磁気回路を構成するコイルと、
   このコイルを支持する筒状のハウジングと、ハウジング
   のうち前記コイルの内側に内挿された非磁性体製のすべ
   り軸受部材とを備えてなり、 前記複数の溝に非磁性体を埋設するとともに、軸のうち
   前記複数の溝が形成された領域を支持面として、前記す
   べり軸受部材により軸を回転可能に支持したことを特徴
   とするトルク検出装置。