JPH07113701A - 磁歪式歪センサ - Google Patents
磁歪式歪センサInfo
- Publication number
- JPH07113701A JPH07113701A JP28427393A JP28427393A JPH07113701A JP H07113701 A JPH07113701 A JP H07113701A JP 28427393 A JP28427393 A JP 28427393A JP 28427393 A JP28427393 A JP 28427393A JP H07113701 A JPH07113701 A JP H07113701A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetostrictive
- transmitting shaft
- magnetostrictive film
- film
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】出力特性のばらつきが少なく、出力の大きい磁
歪式歪センサを得る。 【構成】力伝達軸１の表面に磁歪膜２をスパッタ法、湿
式メッキ法または真空蒸着法により形成した磁歪式歪セ
ンサの力伝達軸１の磁歪膜２を付着する範囲の加工仕上
げの表面粗さを最大０．５μｍ以下にした構成にしてい
る。
歪式歪センサを得る。 【構成】力伝達軸１の表面に磁歪膜２をスパッタ法、湿
式メッキ法または真空蒸着法により形成した磁歪式歪セ
ンサの力伝達軸１の磁歪膜２を付着する範囲の加工仕上
げの表面粗さを最大０．５μｍ以下にした構成にしてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転体のトルクや電線等
の張力を非接触で検出する磁歪膜を用いた磁歪式歪セン
サに関する。
の張力を非接触で検出する磁歪膜を用いた磁歪式歪セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転駆動系を有するロボットやマ
ニピュレータおよび工作機械の制御に、非接触でかつ小
型のトルクセンサが、また、架空電線等の張力を測定す
る場合の張力センサとして、小型化、高信頼性のために
磁歪式歪センサが提案されている。この方式は、力伝達
軸の表面に磁歪を有する磁性材料である磁歪膜を付着さ
せ、力伝達軸にトルク、あるいは、張力が負荷されたと
きに発生する歪変化による磁歪膜の磁気特性の変化をイ
ンピーダンスの変化として検出コイルや磁気ヘッドによ
り歪を検出している。この磁歪膜はスパッタ法、湿式メ
ッキ法または真空蒸着法などの方法により力伝達軸の表
面に形成されている。
ニピュレータおよび工作機械の制御に、非接触でかつ小
型のトルクセンサが、また、架空電線等の張力を測定す
る場合の張力センサとして、小型化、高信頼性のために
磁歪式歪センサが提案されている。この方式は、力伝達
軸の表面に磁歪を有する磁性材料である磁歪膜を付着さ
せ、力伝達軸にトルク、あるいは、張力が負荷されたと
きに発生する歪変化による磁歪膜の磁気特性の変化をイ
ンピーダンスの変化として検出コイルや磁気ヘッドによ
り歪を検出している。この磁歪膜はスパッタ法、湿式メ
ッキ法または真空蒸着法などの方法により力伝達軸の表
面に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、スパッタ
法、真空蒸着法、湿式メッキ法などの方法により磁歪膜
を形成して歪センサを構成しても、トルクあるいは張力
の出力特性、すなわち歪出力特性のばらつきが大きく、
出力の低い場合が多いという問題があった。その原因と
して磁歪膜の異方性の付き方が考えられたので、これに
ついてビッタ法によって調べた。その結果、図４および
図５に示すように、高温度における成膜の場合、本来、
磁歪膜の異方性が一定方向（破線矢印）に形成されてい
るべきものが、磁歪膜２の異方性に乱れ（実線矢印）が
あることがわかった。そこで、本発明は、出力特性のば
らつきが少なく、出力の大きい磁歪式歪センサを提供す
ることを目的とする。
法、真空蒸着法、湿式メッキ法などの方法により磁歪膜
を形成して歪センサを構成しても、トルクあるいは張力
の出力特性、すなわち歪出力特性のばらつきが大きく、
出力の低い場合が多いという問題があった。その原因と
して磁歪膜の異方性の付き方が考えられたので、これに
ついてビッタ法によって調べた。その結果、図４および
図５に示すように、高温度における成膜の場合、本来、
磁歪膜の異方性が一定方向（破線矢印）に形成されてい
るべきものが、磁歪膜２の異方性に乱れ（実線矢印）が
あることがわかった。そこで、本発明は、出力特性のば
らつきが少なく、出力の大きい磁歪式歪センサを提供す
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、異方性が乱れる原因を種々検討した結果、従来、磁
歪膜を付着する力伝達軸の表面の粗さが１〜１０μｍと
大きくこの影響の大きいことがわかった。そこで、本発
明は力伝達軸の表面に磁歪膜をスパッタ法、湿式メッキ
法または真空蒸着法により形成した磁歪式歪センサにお
いて、力伝達軸の磁歪膜を付着する範囲の加工仕上げの
表面粗さを最大０．５μｍ以下にする構成にしている。
め、異方性が乱れる原因を種々検討した結果、従来、磁
歪膜を付着する力伝達軸の表面の粗さが１〜１０μｍと
大きくこの影響の大きいことがわかった。そこで、本発
明は力伝達軸の表面に磁歪膜をスパッタ法、湿式メッキ
法または真空蒸着法により形成した磁歪式歪センサにお
いて、力伝達軸の磁歪膜を付着する範囲の加工仕上げの
表面粗さを最大０．５μｍ以下にする構成にしている。
【０００５】
【作用】上記手段により、力伝達軸の表面粗さが小さく
なったので、付着した磁歪膜の異方性の方向が乱れるこ
とがなく、安定した高出力の特性が得られる。
なったので、付着した磁歪膜の異方性の方向が乱れるこ
とがなく、安定した高出力の特性が得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の張力センサを示す図である。図にお
いて１は張力を伝達する力伝達軸、２は磁歪膜、３は励
磁コイル、４は検出コイル、５は磁気異方性の方向であ
る。力伝達軸１はＳＵＳ３０４からなる直径２０ｍｍの
丸棒を最終仕上げのラッピングにより粗さが最大０．５
μｍ以下になるような加工を行った。このような加工を
した力伝達軸１の軸方向の長さＬの周囲にスパッタ法に
よりＮｉ−Ｆｅ合金からなる磁歪膜２を３μｍの膜厚に
形成した。磁歪膜２はＳＵＳ３０４の力伝達軸１を中性
洗剤、純水、アルコールの順に超音波洗浄を施した後、
真空槽内にセットし、５×１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気し
た後、４００°Ｃに加熱した状態でターゲット電圧を−
３２５Ｖ、ターゲット電流を１ＡとしてＮｉ−Ｆｅ合金
膜を形成した。膜形成後、ビッタ法で磁気異方性を調べ
たところ矢印のように軸方向に揃っていることが確認で
きた。磁気異方性を確認したあと力伝達軸１の周囲に励
磁コイル４および検出コイル５を配置して張力センサを
作製した。いま、上記方法により作製した張力センサの
力伝達軸１に張力を負荷して検出コイル２の出力特性と
ばらつき特性を調べた。その結果を図３に示す。本発明
の最大表面粗さが０．５μｍよりも小さい場合は従来例
の力伝達軸１の最大表面粗さが１μｍよりも大きい場合
に比べて出力のばらつきが少なく、出力も大きいことが
分かった。つぎに、力伝達軸１を回転軸として図２に示
すトルクセンサを作製した。この場合もトルク出力特性
は上記の張力センサと同様に良好な結果が得られた。ま
た、湿式メッキ法または真空蒸着法により磁歪膜を作製
したものでも上記の張力センサと同様の良い結果が得ら
れた。
る。図１は本発明の張力センサを示す図である。図にお
いて１は張力を伝達する力伝達軸、２は磁歪膜、３は励
磁コイル、４は検出コイル、５は磁気異方性の方向であ
る。力伝達軸１はＳＵＳ３０４からなる直径２０ｍｍの
丸棒を最終仕上げのラッピングにより粗さが最大０．５
μｍ以下になるような加工を行った。このような加工を
した力伝達軸１の軸方向の長さＬの周囲にスパッタ法に
よりＮｉ−Ｆｅ合金からなる磁歪膜２を３μｍの膜厚に
形成した。磁歪膜２はＳＵＳ３０４の力伝達軸１を中性
洗剤、純水、アルコールの順に超音波洗浄を施した後、
真空槽内にセットし、５×１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気し
た後、４００°Ｃに加熱した状態でターゲット電圧を−
３２５Ｖ、ターゲット電流を１ＡとしてＮｉ−Ｆｅ合金
膜を形成した。膜形成後、ビッタ法で磁気異方性を調べ
たところ矢印のように軸方向に揃っていることが確認で
きた。磁気異方性を確認したあと力伝達軸１の周囲に励
磁コイル４および検出コイル５を配置して張力センサを
作製した。いま、上記方法により作製した張力センサの
力伝達軸１に張力を負荷して検出コイル２の出力特性と
ばらつき特性を調べた。その結果を図３に示す。本発明
の最大表面粗さが０．５μｍよりも小さい場合は従来例
の力伝達軸１の最大表面粗さが１μｍよりも大きい場合
に比べて出力のばらつきが少なく、出力も大きいことが
分かった。つぎに、力伝達軸１を回転軸として図２に示
すトルクセンサを作製した。この場合もトルク出力特性
は上記の張力センサと同様に良好な結果が得られた。ま
た、湿式メッキ法または真空蒸着法により磁歪膜を作製
したものでも上記の張力センサと同様の良い結果が得ら
れた。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
歪膜を形成する力伝達軸の最大表面粗さを０．５μｍ以
下として磁歪膜を形成したので、歪出力特性のばらつき
が少なく、高出力の安定した磁歪式歪センサを提供でき
る効果がある。
歪膜を形成する力伝達軸の最大表面粗さを０．５μｍ以
下として磁歪膜を形成したので、歪出力特性のばらつき
が少なく、高出力の安定した磁歪式歪センサを提供でき
る効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す張力センサの断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例を示すトルクセンサの断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の磁歪式歪センサの出力特性図である。
【図４】従来の張力センサの磁気異方性を示す説明図で
ある。
ある。
【図５】従来のトルクセンサの磁気異方性を示す説明図
である。
である。
１：力伝達軸 ２：磁歪膜 ３：励磁コイル ４：検出コイル ５：磁気異方性の方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三嶋 昭彦 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (1)
- 【請求項１】力伝達軸の表面に磁歪膜をスパッタ法、湿
式メッキ法または真空蒸着法により形成した磁歪式歪セ
ンサにおいて、前記力伝達軸の前記磁歪膜を付着する範
囲の表面の加工仕上げが最大粗さで０．５μｍ以下であ
ることを特徴とする磁歪式歪センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28427393A JPH07113701A (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 磁歪式歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28427393A JPH07113701A (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 磁歪式歪センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113701A true JPH07113701A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17676399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28427393A Pending JPH07113701A (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 磁歪式歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113701A (ja) |
-
1993
- 1993-10-18 JP JP28427393A patent/JPH07113701A/ja active Pending
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