JPH06258159A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH06258159A JPH06258159A JP7124393A JP7124393A JPH06258159A JP H06258159 A JPH06258159 A JP H06258159A JP 7124393 A JP7124393 A JP 7124393A JP 7124393 A JP7124393 A JP 7124393A JP H06258159 A JPH06258159 A JP H06258159A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive shaft
- torque sensor
- taper
- magnetic
- fitting member
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】検出信号のばらつきをなくし、製造を容易にし
た信頼性の高い磁歪式トルクセンサを得る。 【構成】磁歪式トルクセンサの磁性部を駆動軸(2) の外
周面に摩擦締結方式により嵌合した嵌合部材(5) の少な
くとも一部に設けた構成にしてある。摩擦締結方式の一
つは駆動軸に設けた鍔部(7) と、鍔部の近傍から軸端の
方向に続くテーパ軸部(6) と、このテーパ軸部(6) に嵌
合する略円筒状の嵌合部材と、駆動軸のテーパ軸部と嵌
合部材を結合するネジ(8) とからなり、もう一つは締結
具(9) を用いて円筒状の嵌合部材を嵌合したもので、締
結具は内輪(91)と、外輪(92)と、内輪と外輪を結合する
ネジ(8) とからなり、内輪は駆動軸の外周に装着するた
めの内面を有する鍔部(911) と外周が軸方向に続くテー
パ部(912) を有しかつ円周方向に分割されており、外輪
は内輪の外周側のテーパとほぼ同じテーパの内径をもつ
円筒状の構成にしている。
た信頼性の高い磁歪式トルクセンサを得る。 【構成】磁歪式トルクセンサの磁性部を駆動軸(2) の外
周面に摩擦締結方式により嵌合した嵌合部材(5) の少な
くとも一部に設けた構成にしてある。摩擦締結方式の一
つは駆動軸に設けた鍔部(7) と、鍔部の近傍から軸端の
方向に続くテーパ軸部(6) と、このテーパ軸部(6) に嵌
合する略円筒状の嵌合部材と、駆動軸のテーパ軸部と嵌
合部材を結合するネジ(8) とからなり、もう一つは締結
具(9) を用いて円筒状の嵌合部材を嵌合したもので、締
結具は内輪(91)と、外輪(92)と、内輪と外輪を結合する
ネジ(8) とからなり、内輪は駆動軸の外周に装着するた
めの内面を有する鍔部(911) と外周が軸方向に続くテー
パ部(912) を有しかつ円周方向に分割されており、外輪
は内輪の外周側のテーパとほぼ同じテーパの内径をもつ
円筒状の構成にしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，磁性体の逆磁歪効果を
用いた非接触式トルクセンサに関するもので、特に自動
車の操舵トルク検出用またはロボットの駆動トルク検出
などにも用いられる磁歪式トルクセンサに関するもので
ある。
用いた非接触式トルクセンサに関するもので、特に自動
車の操舵トルク検出用またはロボットの駆動トルク検出
などにも用いられる磁歪式トルクセンサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の磁歪式トルクセンサは、
駆動軸自体が逆磁歪効果を有する磁性材料の場合は軸自
体の透磁率の変化を、また、駆動軸が非磁性材料の場合
はその外周面に磁歪膜を真空技術などを用いて直接形成
し、それらの透磁率の変化を検出する方法等が行われて
きた。このような構造の磁歪式トルクセンサにおいて駆
動軸にねじりトルクが加えられると、この駆動軸外周の
逆磁歪効果によって軸表面の透磁率が変化する。このた
め、前記磁気回路を通る磁束量が変化することとなり、
これに応答して検出コイルに発生する誘導起電力も変化
し、この誘導起電力の変化を検出することにより、上記
ねじりトルクの値を知ることができる。しかしながら、
駆動軸自体が磁歪効果を有する材料でトルクセンサ構成
する場合、機械的な強度が保障されなければならない。
このような駆動軸の製造段階において、種々の熱処理過
程を経るのでその結果、駆動軸の径方向または軸方向の
結晶性にばらつきが生じ、磁気的特性も均質なものとは
ならなくなる。したがって、このように駆動軸を磁性体
として兼用する場合は、その検出精度に予測不可能な誤
差要因を生ずることになる。また、駆動軸が非磁性体で
大型の場合には、その外周に真空技術を用いて磁気歪効
果を有する材質を施す際、真空処理の困難さや、加工工
程上の問題があった。この解決策として、図３に示すよ
うな、駆動軸２の外周面に磁気歪効果を有する均質な磁
性体部材あるいは均質な磁性膜などを施した嵌合部材５
を力嵌めにより装着して、駆動軸のトルクを検出すると
いう方法が提案されている（特開昭６３−１８２５３５
号）。
駆動軸自体が逆磁歪効果を有する磁性材料の場合は軸自
体の透磁率の変化を、また、駆動軸が非磁性材料の場合
はその外周面に磁歪膜を真空技術などを用いて直接形成
し、それらの透磁率の変化を検出する方法等が行われて
きた。このような構造の磁歪式トルクセンサにおいて駆
動軸にねじりトルクが加えられると、この駆動軸外周の
逆磁歪効果によって軸表面の透磁率が変化する。このた
め、前記磁気回路を通る磁束量が変化することとなり、
これに応答して検出コイルに発生する誘導起電力も変化
し、この誘導起電力の変化を検出することにより、上記
ねじりトルクの値を知ることができる。しかしながら、
駆動軸自体が磁歪効果を有する材料でトルクセンサ構成
する場合、機械的な強度が保障されなければならない。
このような駆動軸の製造段階において、種々の熱処理過
程を経るのでその結果、駆動軸の径方向または軸方向の
結晶性にばらつきが生じ、磁気的特性も均質なものとは
ならなくなる。したがって、このように駆動軸を磁性体
として兼用する場合は、その検出精度に予測不可能な誤
差要因を生ずることになる。また、駆動軸が非磁性体で
大型の場合には、その外周に真空技術を用いて磁気歪効
果を有する材質を施す際、真空処理の困難さや、加工工
程上の問題があった。この解決策として、図３に示すよ
うな、駆動軸２の外周面に磁気歪効果を有する均質な磁
性体部材あるいは均質な磁性膜などを施した嵌合部材５
を力嵌めにより装着して、駆動軸のトルクを検出すると
いう方法が提案されている（特開昭６３−１８２５３５
号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な力嵌めによるトルク検出部材の結合において、つぎの
ような作業上の困難さがあった。すなわち、力嵌め作業
は、嵌合部材を熱して膨張させ嵌合させる焼き嵌めや、
反対に駆動軸を冷やして嵌合させる冷やし嵌め、あるい
は両者を併用する方法である。このため、力嵌めによる
方法では駆動軸表面や嵌合部材内径の加工を非常に精度
よく行う必要があり、加工工数がかかる。さらに、嵌め
合い作業の際、嵌合部材の冷却時あるいは駆動軸の昇温
時に嵌合部材と駆動軸との締まりが一様でなく、嵌合部
材の受ける締め付け応力が一定でなくなり、その影響に
より同じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号の
ばらつきが生じるという欠点があった。また、上記嵌め
合い作業を失敗すると嵌合部材を削り取り駆動軸表面を
再度削りなおしたりしなければならなかった。また、上
記作業性をよくするために圧入により配置することも考
えられるが、この場合、駆動軸に大きなトルクが印加さ
れた際に、圧入された嵌合部材がすべり、正確にトルク
が測定できないという問題点があった。そこで、本発明
は、このような欠点を解決したもので、力嵌めによる検
出信号のばらつきをなくし、製造を容易にした信頼性の
高い磁歪式トルクセンサを提供することを目的とする。
な力嵌めによるトルク検出部材の結合において、つぎの
ような作業上の困難さがあった。すなわち、力嵌め作業
は、嵌合部材を熱して膨張させ嵌合させる焼き嵌めや、
反対に駆動軸を冷やして嵌合させる冷やし嵌め、あるい
は両者を併用する方法である。このため、力嵌めによる
方法では駆動軸表面や嵌合部材内径の加工を非常に精度
よく行う必要があり、加工工数がかかる。さらに、嵌め
合い作業の際、嵌合部材の冷却時あるいは駆動軸の昇温
時に嵌合部材と駆動軸との締まりが一様でなく、嵌合部
材の受ける締め付け応力が一定でなくなり、その影響に
より同じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号の
ばらつきが生じるという欠点があった。また、上記嵌め
合い作業を失敗すると嵌合部材を削り取り駆動軸表面を
再度削りなおしたりしなければならなかった。また、上
記作業性をよくするために圧入により配置することも考
えられるが、この場合、駆動軸に大きなトルクが印加さ
れた際に、圧入された嵌合部材がすべり、正確にトルク
が測定できないという問題点があった。そこで、本発明
は、このような欠点を解決したもので、力嵌めによる検
出信号のばらつきをなくし、製造を容易にした信頼性の
高い磁歪式トルクセンサを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は加えられたトルクに対応して透磁率が変化
する磁性部を駆動軸の少なくとも一部に設けた駆動軸
と、この磁性部の透磁率の変化を検出するために加える
磁場印加手段と、透磁率の変化を非接触で検出する透磁
率検出手段と、前記駆動軸に加えられたトルクを電気信
号に変換する手段とからなる磁歪式トルクセンサの磁性
部を駆動軸の外周面に摩擦締結方式により嵌合された嵌
合部材に設けた構成にしている。この摩擦締結方式とし
て、一つは駆動軸に設けた鍔部と、鍔部の近傍から軸端
の方向に設けたテーパ軸部と、このテーパ部に嵌合する
円筒状の嵌合部材と、鍔部と嵌合部材を結合するねじと
からなる構成であり、もう一つは円筒状の嵌合部材が締
結具により嵌合され、この締結具は鍔部と外周が軸方向
に設けたテーパ部を有し、かつ、内径をもつ円周方向に
分割した内輪と、この内輪の外周側のテーパと同じテー
パの内径をもつ円筒状の外輪からなる構成にしている。
め、本発明は加えられたトルクに対応して透磁率が変化
する磁性部を駆動軸の少なくとも一部に設けた駆動軸
と、この磁性部の透磁率の変化を検出するために加える
磁場印加手段と、透磁率の変化を非接触で検出する透磁
率検出手段と、前記駆動軸に加えられたトルクを電気信
号に変換する手段とからなる磁歪式トルクセンサの磁性
部を駆動軸の外周面に摩擦締結方式により嵌合された嵌
合部材に設けた構成にしている。この摩擦締結方式とし
て、一つは駆動軸に設けた鍔部と、鍔部の近傍から軸端
の方向に設けたテーパ軸部と、このテーパ部に嵌合する
円筒状の嵌合部材と、鍔部と嵌合部材を結合するねじと
からなる構成であり、もう一つは円筒状の嵌合部材が締
結具により嵌合され、この締結具は鍔部と外周が軸方向
に設けたテーパ部を有し、かつ、内径をもつ円周方向に
分割した内輪と、この内輪の外周側のテーパと同じテー
パの内径をもつ円筒状の外輪からなる構成にしている。
【０００５】
【作用】上記手段により、駆動軸とは別個に検出部材を
作製でき、ネジにより結合するので、嵌合部材が受ける
締め付け応力を一定にでき、均質な逆磁歪効果を得ら
れ、同じ条件で作製したトルクセンサ間でばらつきのな
いトルク信号が得られる。
作製でき、ネジにより結合するので、嵌合部材が受ける
締め付け応力を一定にでき、均質な逆磁歪効果を得ら
れ、同じ条件で作製したトルクセンサ間でばらつきのな
いトルク信号が得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による磁歪式トルクセン
サの第１の実施例を示す部分断面図である。図におい
て、１はトルクセンサ、２は駆動軸である。この駆動軸
２はテーパ軸部６と鍔部７を設けている。５は筒状の嵌
合部材であり、磁歪効果を有する磁性体からなり、内径
はテーパに加工されている。３は励磁コイル、４は検出
コイルであって、嵌合部材５の外周部に同軸配置されて
いる。トルクセンサ１を取り付けるには、嵌合部材５を
駆動軸２のテーパ部６まで挿入した後、ネジ８を鍔部７
のネジ穴に通し嵌合部材５のネジ穴にねじ込み、嵌合部
材５と駆動軸２を摩擦締結により結合させる。このよう
にして組み立てたトルクセンサの出力値を表１に示す。
嵌合部材５が受ける締め付け応力が一定になるため、同
じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号のばらつ
きがなくなったことを示している。この構造によると、
駆動軸２と嵌合部材５とをそれぞれ別の材料で構成でき
るので、製造面での制約がなくなり、また磁気的特性の
均質な嵌合部材５が摩擦締結という簡単な手段で装着で
きる。図２は本発明の第２の実施例を示す部分断面図で
ある。図において、９は締結具、９１は内輪で、駆動軸
２に結合させるため、駆動軸の外径にほぼ等しい内径と
し、鍔部９１１とテーパ部９１２を有し、軸方向に４分
割された形状にしている。分割の数は少なくとも２つで
もよい。９２は外輪で、内輪の外側部に嵌合させるため
の内面はテーパ部を形成している。トルクセンサ１を取
り付けるには、まず、２つの外輪９２を内径の小さい方
を隣り合うように駆動軸２に挿入した後、嵌合部材５を
挿入する。つぎに、嵌合部材５を外輪９２の外周に挿入
し、その後、内輪９１を外輪９２の外端から装着し、ネ
ジ８により鍔部９１１のネジ穴に通し嵌合部材５のネジ
穴にねじ込み、結合させる。このようにして組み立てた
トルクセンサの出力値を表１に示す。第１の実施例と同
様に、同じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号
のばらつきがなくなった。なお、磁歪効果を有する嵌合
部材５を、駆動軸２の外周面に装着する締結具９は市販
のもの、例えばアイセル社製メカロックなどでもよい。
また、本実施例によるときは、駆動軸に鍔をつけたり、
磁歪効果を有する磁性体にテーパをつけるなどの加工を
せずに、さらに容易に装着ができるうえ、トルク出力特
性のばらつきがなくなる。上述の２つの実施例とも嵌合
部材５はそれ自体が磁歪効果を有する単一の材質からな
る例であったが、嵌合部材５を非磁性の材料にして、そ
の外周部に磁歪を有する磁性膜などを真空技術よって施
したものでも同様の効果を得ることができた（表２）。
詳細に説明する。図１は本発明による磁歪式トルクセン
サの第１の実施例を示す部分断面図である。図におい
て、１はトルクセンサ、２は駆動軸である。この駆動軸
２はテーパ軸部６と鍔部７を設けている。５は筒状の嵌
合部材であり、磁歪効果を有する磁性体からなり、内径
はテーパに加工されている。３は励磁コイル、４は検出
コイルであって、嵌合部材５の外周部に同軸配置されて
いる。トルクセンサ１を取り付けるには、嵌合部材５を
駆動軸２のテーパ部６まで挿入した後、ネジ８を鍔部７
のネジ穴に通し嵌合部材５のネジ穴にねじ込み、嵌合部
材５と駆動軸２を摩擦締結により結合させる。このよう
にして組み立てたトルクセンサの出力値を表１に示す。
嵌合部材５が受ける締め付け応力が一定になるため、同
じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号のばらつ
きがなくなったことを示している。この構造によると、
駆動軸２と嵌合部材５とをそれぞれ別の材料で構成でき
るので、製造面での制約がなくなり、また磁気的特性の
均質な嵌合部材５が摩擦締結という簡単な手段で装着で
きる。図２は本発明の第２の実施例を示す部分断面図で
ある。図において、９は締結具、９１は内輪で、駆動軸
２に結合させるため、駆動軸の外径にほぼ等しい内径と
し、鍔部９１１とテーパ部９１２を有し、軸方向に４分
割された形状にしている。分割の数は少なくとも２つで
もよい。９２は外輪で、内輪の外側部に嵌合させるため
の内面はテーパ部を形成している。トルクセンサ１を取
り付けるには、まず、２つの外輪９２を内径の小さい方
を隣り合うように駆動軸２に挿入した後、嵌合部材５を
挿入する。つぎに、嵌合部材５を外輪９２の外周に挿入
し、その後、内輪９１を外輪９２の外端から装着し、ネ
ジ８により鍔部９１１のネジ穴に通し嵌合部材５のネジ
穴にねじ込み、結合させる。このようにして組み立てた
トルクセンサの出力値を表１に示す。第１の実施例と同
様に、同じ条件で作製したトルクセンサ間のトルク信号
のばらつきがなくなった。なお、磁歪効果を有する嵌合
部材５を、駆動軸２の外周面に装着する締結具９は市販
のもの、例えばアイセル社製メカロックなどでもよい。
また、本実施例によるときは、駆動軸に鍔をつけたり、
磁歪効果を有する磁性体にテーパをつけるなどの加工を
せずに、さらに容易に装着ができるうえ、トルク出力特
性のばらつきがなくなる。上述の２つの実施例とも嵌合
部材５はそれ自体が磁歪効果を有する単一の材質からな
る例であったが、嵌合部材５を非磁性の材料にして、そ
の外周部に磁歪を有する磁性膜などを真空技術よって施
したものでも同様の効果を得ることができた（表２）。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように，本発明の磁歪式トル
クセンサによれば，駆動軸の外周面に磁歪効果を有する
均質な磁性体あるいは均質な磁性体を施した嵌合部材を
摩擦締結方式にて装着させることにより、嵌合部材が受
ける締め付け応力を一定にして、均質な逆磁歪効果を得
られ、同じ条件で作製したトルクセンサ間でばらつきの
ないトルク信号が得られる。さらに、製造を容易にして
信頼性が向上するトルクセンサを提供することができ
る。
クセンサによれば，駆動軸の外周面に磁歪効果を有する
均質な磁性体あるいは均質な磁性体を施した嵌合部材を
摩擦締結方式にて装着させることにより、嵌合部材が受
ける締め付け応力を一定にして、均質な逆磁歪効果を得
られ、同じ条件で作製したトルクセンサ間でばらつきの
ないトルク信号が得られる。さらに、製造を容易にして
信頼性が向上するトルクセンサを提供することができ
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す部分断面図
【図２】本発明の第２実施例を示す部分断面図
【図３】従来のトルクセンサを示す断面図
１ トルクセンサ ７ 鍔部 ２ 駆動軸 ８ ネジ ３ 励磁コイル ９ 締結具 ４ 検出コイル ９１ 内輪 ５ 嵌合部材（磁性体） ９１１ 鍔
部 ６ テーパ軸部 ９１２ テ
ーパ部 ９２ 外輪
部 ６ テーパ軸部 ９１２ テ
ーパ部 ９２ 外輪
【表１】
【表２】
Claims (3)
- 【請求項１】加えられたトルクに対応して透磁率が変化
する磁性部を駆動軸の少なくとも一部に設けた駆動軸
と、この磁性体の透磁率の変化を検出するために加える
磁場印加手段と、透磁率の変化を非接触で検出する透磁
率検出手段と、前記駆動軸に加えられたトルクを電気信
号に変換する手段とからなる磁歪式トルクセンサにおい
て、前記磁性部が前記駆動軸の外周面に摩擦締結方式に
より嵌合された嵌合部材の少なくとも一部に設けられた
ことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。 - 【請求項２】前記摩擦締結方式が前記駆動軸に設けた鍔
部と、鍔部の近傍から軸端の方向に続くテーパ軸部と、
このテーパ部に嵌合する略円筒状の嵌合部材と、前記駆
動軸のテーパ部と嵌合部材を結合するネジとからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサ。 - 【請求項３】前記締結具は内輪と、外輪と、内輪と外輪
を結合するネジとで構成され、前記内輪は前記駆動軸の
外周に装着するための内面を有する鍔部と外周が軸方向
に続くテーパ部を有しかつ円周方向に分割されており、
前記外輪は前記内輪の外周側のテーパとほぼ同じテーパ
の内径をもつ円筒状であることを特徴とする請求項１記
載の磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124393A JPH06258159A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124393A JPH06258159A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258159A true JPH06258159A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13455070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124393A Pending JPH06258159A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06258159A (ja) |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP7124393A patent/JPH06258159A/ja active Pending
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