JPS5961729A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS5961729A JPS5961729A JP9947083A JP9947083A JPS5961729A JP S5961729 A JPS5961729 A JP S5961729A JP 9947083 A JP9947083 A JP 9947083A JP 9947083 A JP9947083 A JP 9947083A JP S5961729 A JPS5961729 A JP S5961729A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- diameter
- shaft
- rotating shaft
- thin band
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
- G01L3/103—Details about the magnetic material used
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非接触でトルクを検出するトルクセンサに関す
る。
る。
近年、回転体のトルクを正確に検出することが求められ
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適し１いる０ 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じり角を光や磁気により検出して間接的忙トルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用上、使用に耐えるものではない。
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適し１いる０ 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じり角を光や磁気により検出して間接的忙トルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用上、使用に耐えるものではない。
上記直接方式は間接方式に比較すると、簡便で、かつ静
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好まし
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困ひであった。
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好まし
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困ひであった。
ところで、最近アモルファス磁性合金の磁気ひずみ特性
を利用し、直接、非接触でトルクを検出するトルクセン
サが袂案されている（電気学会マグネテイツクス佑１究
会資相、ＭＡＧ−８１−７１ ）。
を利用し、直接、非接触でトルクを検出するトルクセン
サが袂案されている（電気学会マグネテイツクス佑１究
会資相、ＭＡＧ−８１−７１ ）。
これは、大きな磁気ひずみ特性を有するアモルファス磁
性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、トルクによる軸の
ひずみ応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入されるよ
うにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金
薄帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出すること
眞よりトルクを検出するものである。
性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、トルクによる軸の
ひずみ応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入されるよ
うにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金
薄帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出すること
眞よりトルクを検出するものである。
即ち、前記トルクセンサはＳＲ１図に示す如く回転ＩＩ
１に嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環
状磁芯２を有する。今、トルク、？を回転軸７に加える
と、回転軸１にはその長手方向に対して±４５０の方向
にひずみ応力が加わり、これに伴って回転軸１に完全密
着した塔状磁芯２にも同第１図で示す如くその長手方向
に対して±４５°のひずみ応力σ４が生じる。一方、環
状磁芯２として第２図に示す如く、例えばθ＝４５°の
方向に一軸異方性Ｋｕ５が付与されたものを用いれば、
前記トルク３を加えることにより生じたひずみ応力σに
よって、そのＫｕ５はＫｕ’５に変化する。したがって
、前記−軸異方性の変化量を電気的に検出することによ
り回転軸に加わるトルクを検出できる。
１に嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環
状磁芯２を有する。今、トルク、？を回転軸７に加える
と、回転軸１にはその長手方向に対して±４５０の方向
にひずみ応力が加わり、これに伴って回転軸１に完全密
着した塔状磁芯２にも同第１図で示す如くその長手方向
に対して±４５°のひずみ応力σ４が生じる。一方、環
状磁芯２として第２図に示す如く、例えばθ＝４５°の
方向に一軸異方性Ｋｕ５が付与されたものを用いれば、
前記トルク３を加えることにより生じたひずみ応力σに
よって、そのＫｕ５はＫｕ’５に変化する。したがって
、前記−軸異方性の変化量を電気的に検出することによ
り回転軸に加わるトルクを検出できる。
ところで、従来、上述した磁性金属薄帯の回転軸への固
定は合成樹脂の接着剤でなされていた。しか］７、磁性
金属薄帯を接着剤で固定すると、温度上昇に伴って接着
がゆるむため、磁性金属薄帯に加わる応力が変化してト
ルクの検出出力の変動をきたし、トルク検出の精度が落
ちるという問題があった。
定は合成樹脂の接着剤でなされていた。しか］７、磁性
金属薄帯を接着剤で固定すると、温度上昇に伴って接着
がゆるむため、磁性金属薄帯に加わる応力が変化してト
ルクの検出出力の変動をきたし、トルク検出の精度が落
ちるという問題があった。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであシ
、−３０〜１５０℃程度の温度変化に対しても出力の変
動がなく、精度の高いトルク検出を行うことのできるト
ルクセンサを提供することを目的とするものである。
、−３０〜１５０℃程度の温度変化に対しても出力の変
動がなく、精度の高いトルク検出を行うことのできるト
ルクセンサを提供することを目的とするものである。
本発明のトルクセンサは回転層１に磁性金属薄帯を形状
記憶合金固定材を用いてその形状記憶作用によシ被包固
定することを特徴とするものである。
記憶合金固定材を用いてその形状記憶作用によシ被包固
定することを特徴とするものである。
形状記憶合金としてはＡｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ａ＃−Ｎｌ
。
。
Ｃｕ−Ａ１１−Ｚｎ ＋ Ｃｕ−８ｎ ｒ Ｉｎ−Ｔｌ
１ ｒ Ｎ１−ＡＡ！ Ｎ１−Ｔｉなどの多くの合金
が知られているが、本発明のトルクセンサにはいずれの
ものも用いることができる。
１ ｒ Ｎ１−ＡＡ！ Ｎ１−Ｔｉなどの多くの合金
が知られているが、本発明のトルクセンサにはいずれの
ものも用いることができる。
上述した形状記憶合金固定材による磁性金属薄帯の回転
軸への固定を第２図（、）〜（ｄ）を参照して説１明す
る。
軸への固定を第２図（、）〜（ｄ）を参照して説１明す
る。
壕ず、直径り、の回転軸１１に磁性金属薄帯１２を巻き
つける（第２図（ａ）図示）。一方、形状記憶合金を変
態点以上の温度下で成型し、前記回転軸１１の直径り、
よシも小さい直径Ｄ２０円筒体１３を作製する（同図（
ｂ）図示）。次に、変態点以下の温度にて前記円筒体１
３の径を拡げ、前記回転軸１ノの直径Ｄ１より大きい直
径Ｄ３の円筒体１３′を作製する（同図（ｃ）図示）。
つける（第２図（ａ）図示）。一方、形状記憶合金を変
態点以上の温度下で成型し、前記回転軸１１の直径り、
よシも小さい直径Ｄ２０円筒体１３を作製する（同図（
ｂ）図示）。次に、変態点以下の温度にて前記円筒体１
３の径を拡げ、前記回転軸１ノの直径Ｄ１より大きい直
径Ｄ３の円筒体１３′を作製する（同図（ｃ）図示）。
つづいて、この円筒体１３′金前記回転軸１１の磁性金
属薄帯１２が巻きつけられて因る位置に嵌装し、全体を
変態点以上の温度にさらすと、前記円筒体１３′は形状
記憶作用によって最初の直径Ｄ２の円筒体１３に縮もう
とするので前記磁性金属Ｍ帯ノ２は円筒体Ｊ３に被包さ
れてしっかシと回転軸１１に固定される（同図（ｄ）図
示）。
属薄帯１２が巻きつけられて因る位置に嵌装し、全体を
変態点以上の温度にさらすと、前記円筒体１３′は形状
記憶作用によって最初の直径Ｄ２の円筒体１３に縮もう
とするので前記磁性金属Ｍ帯ノ２は円筒体Ｊ３に被包さ
れてしっかシと回転軸１１に固定される（同図（ｄ）図
示）。
なお、磁性金属薄帯１２への誘導磁気具方性の付与ｔま
磁性金属薄帯１２を回転軸１１に巻きつける前に行って
もよいし、巻きつけた後行ってもよい。
磁性金属薄帯１２を回転軸１１に巻きつける前に行って
もよいし、巻きつけた後行ってもよい。
以後、形状記憶合金からなる円筒体は−かなる温度にお
いても直径がり、より大きくなることはない（但し、熱
膨張に伴う形状の変化を除く）ので、広い範囲の温度保
証を行えることになシ、トルクの検出精度が著しく向上
する。
いても直径がり、より大きくなることはない（但し、熱
膨張に伴う形状の変化を除く）ので、広い範囲の温度保
証を行えることになシ、トルクの検出精度が著しく向上
する。
本発明に用いる形状記憶合金固定材の形状は上述した円
筒体のほか、リング状、らせん状などいずれの形状でも
よい。これらの形状記憶合金固定材の厚さはその機械的
強度に応じて設計されなければならないが、本発明の非
接触方式のトルクセンサにおいては検出出力をできるだ
け大きくするために、磁性金属薄帯と該磁性金属薄帯の
周囲に近接して配設される検出コイルとの間隔はできる
だけ小さくする必要があるので、両者の間に介在する形
状記憶合金固定材の厚さはできるだけ薄いことが望まし
い。
筒体のほか、リング状、らせん状などいずれの形状でも
よい。これらの形状記憶合金固定材の厚さはその機械的
強度に応じて設計されなければならないが、本発明の非
接触方式のトルクセンサにおいては検出出力をできるだ
け大きくするために、磁性金属薄帯と該磁性金属薄帯の
周囲に近接して配設される検出コイルとの間隔はできる
だけ小さくする必要があるので、両者の間に介在する形
状記憶合金固定材の厚さはできるだけ薄いことが望まし
い。
以下、本発明を実施例釦基づいて説明する。
まず、単ロール法によシ幅１０ｍ＋＋、厚さ約２０μｍ
の（”０．９８５ＮｂＯ，０１５）８１Ｓ’６Ｂ、３ア
モルファス磁性合金の薄帯を作製した。次に、との薄帯
を直径３０■の回転軸に一周巻いて端部を接着剤によシ
固定した。
の（”０．９８５ＮｂＯ，０１５）８１Ｓ’６Ｂ、３ア
モルファス磁性合金の薄帯を作製した。次に、との薄帯
を直径３０■の回転軸に一周巻いて端部を接着剤によシ
固定した。
また、予め厚さ０．１ｍの形状記憶合金ＮＩＴＩ（変態
点６０℃）の薄板を７０℃の温度下にて巻いて直径２９
咽の円筒体を作製した。つづいて、室温にてこの円筒体
の径を前記回転軸の直径３０ｒａｎ以上に広げた。
点６０℃）の薄板を７０℃の温度下にて巻いて直径２９
咽の円筒体を作製した。つづいて、室温にてこの円筒体
の径を前記回転軸の直径３０ｒａｎ以上に広げた。
次いで、前記回転軸にねじシを与えた状態でこの回転軸
の前記アモルファス磁性合金薄帯が巻かれている位置に
前記形状記憶合金の円筒体を嵌装した後、全体を７０℃
の温度下に置いた。
の前記アモルファス磁性合金薄帯が巻かれている位置に
前記形状記憶合金の円筒体を嵌装した後、全体を７０℃
の温度下に置いた。
この結果、前記形状記憶合金ＮｉＴｌの円筒体は形状記
憶作用によりで最初の直径２９調の円筒体に縮もうとす
るので前記アモルファス磁性合金薄帯は形状記憶合金の
円筒体に被包されて回転軸にしりかりと固定された。つ
づいて、回転軸のねじυを戻して前記アモルファス磁性
合金薄帯に誘導磁気異方性を付与した。
憶作用によりで最初の直径２９調の円筒体に縮もうとす
るので前記アモルファス磁性合金薄帯は形状記憶合金の
円筒体に被包されて回転軸にしりかりと固定された。つ
づいて、回転軸のねじυを戻して前記アモルファス磁性
合金薄帯に誘導磁気異方性を付与した。
以上のようにして得られた、形状記憶合金の円筒体によ
ってアモルファス磁性合金薄帯が被温度範囲で回転軸の
動トルク全検出した。その結果、従来の接着剤のみでア
モルファス磁性合金薄帯を回転軸に固定したトルクセン
サでは上記温度範囲における動トルク検出精度は±１０
チ程度であったのに対し、上述した形状記憶合金を用−
たトルクセンサによれば、上記温度範囲における動トル
ク検出精度は±１％以内であったＯ 〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明によれば人込温度範囲に亘って
高い精度でトルクを検出することができ、工業上極めて
実用性の高いトルクセンサ全提供することができるもの
である。
ってアモルファス磁性合金薄帯が被温度範囲で回転軸の
動トルク全検出した。その結果、従来の接着剤のみでア
モルファス磁性合金薄帯を回転軸に固定したトルクセン
サでは上記温度範囲における動トルク検出精度は±１０
チ程度であったのに対し、上述した形状記憶合金を用−
たトルクセンサによれば、上記温度範囲における動トル
ク検出精度は±１％以内であったＯ 〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明によれば人込温度範囲に亘って
高い精度でトルクを検出することができ、工業上極めて
実用性の高いトルクセンサ全提供することができるもの
である。
第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明における形状記憶合金固
定材による磁性金属薄帯の回転軸への固定方法を示す説
明図である。
定材による磁性金属薄帯の回転軸への固定方法を示す説
明図である。
ＩＩ・・・回転軸、１２・・・磁性金属薄帯、１３゜１
３′・・・形状記憶合金の円筒体。
３′・・・形状記憶合金の円筒体。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦オ１図
矛２図
第３ｒＸＪ
（ａ） （ｂ）
高温
（ｄ）
（Ｃ）
１イ
＞ Ｄ＋ ） Ｄ２
Claims (1)
- 大きな磁歪定数を有する磁性金属の薄帯を回転軸に巻い
て固定し、該回転軸に加えられたトルクによシ前記磁性
金属薄帯の磁気特性が変化することを利用してトルクの
非接触検出を行うトルクセンサにおいて、前記回転１ｉ
−１＋に前記磁性金属薄帯を形状記憶合金固定材を用い
てその形状記憶作用により被包固定したことを特徴とす
るトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9947083A JPS5961729A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9947083A JPS5961729A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171344 Division | 1982-09-30 | 1982-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961729A true JPS5961729A (ja) | 1984-04-09 |
| JPH0242417B2 JPH0242417B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=14248196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9947083A Granted JPS5961729A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961729A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4906306A (en) * | 1987-06-29 | 1990-03-06 | Nippon Oil And Fats Co., Ltd. | Amorphous metal-metal composite article, a method for producing the same, and a torque sensor using the same |
| JP2001311668A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-09 | Mannesmann Vdo Ag | トルクセンサにおいて使用するための磁気弾性部材を形成する方法 |
| CN113375848A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆聚合物支撑的土压力计 |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP9947083A patent/JPS5961729A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4906306A (en) * | 1987-06-29 | 1990-03-06 | Nippon Oil And Fats Co., Ltd. | Amorphous metal-metal composite article, a method for producing the same, and a torque sensor using the same |
| JP2001311668A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-09 | Mannesmann Vdo Ag | トルクセンサにおいて使用するための磁気弾性部材を形成する方法 |
| CN113375848A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆聚合物支撑的土压力计 |
| CN113375848B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-03-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆聚合物支撑的土压力计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0242417B2 (ja) | 1990-09-21 |
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