JPS61170627A - 荷重検出器 - Google Patents
荷重検出器Info
- Publication number
- JPS61170627A JPS61170627A JP1201685A JP1201685A JPS61170627A JP S61170627 A JPS61170627 A JP S61170627A JP 1201685 A JP1201685 A JP 1201685A JP 1201685 A JP1201685 A JP 1201685A JP S61170627 A JPS61170627 A JP S61170627A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- magnetic material
- shaft
- magnetic
- permeability
- 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、軸などに加わる荷重を検出する荷重検出器
に関するものである。
に関するものである。
第３図は、従来の荷重検出器の構造を示す図であり、図
において、ｌは荷重を受ける軸であり、これは荷重によ
って歪が生じやすいように受感部は細いリング型の形状
をとっている。２〜５は４枚の歪ゲージであり、上方の
２枚のゲージ２．３は荷重によって圧縮を受けるように
荷重方向に、下方の２枚のゲージ４，５は荷重によって
引張りを受けるようにｖ１重方向と垂直方向に軸１に接
着されている。
において、ｌは荷重を受ける軸であり、これは荷重によ
って歪が生じやすいように受感部は細いリング型の形状
をとっている。２〜５は４枚の歪ゲージであり、上方の
２枚のゲージ２．３は荷重によって圧縮を受けるように
荷重方向に、下方の２枚のゲージ４，５は荷重によって
引張りを受けるようにｖ１重方向と垂直方向に軸１に接
着されている。
第４図は、上記歪ゲージ２〜５の電気結線図であり、６
は直流電源である。
は直流電源である。
次に動作について説明する。軸１に荷重が加わると、軸
ｌは圧縮応力が加わるので、荷重の加わる方向に接着さ
れた歪ゲージ２．３は圧縮の歪を受け、荷重の加わる方
向と垂直の方向に接着された歪ゲージ４．５は引張りの
歪を受ける。歪ゲージ２〜５は歪を受けると、その抵抗
値が変化するものであり、上方の２枚の歪ゲージ２．３
は圧縮の歪によって抵抗値が減少し、下方の２枚の歪ゲ
ージ４．５は引張りの歪によって抵抗値が増加する。従
って上記４枚の歪ゲージ２〜５を第４図に示すようにホ
イートストンブリッジが形成される〔発明が解決しよう
とする問題点〕 従来の荷重検出器は以上のように構成されているので、
まず感度よく検出するためには受感部に大きな歪が生じ
ることが必要であり、そのために受感部の軸は細くしな
ければならず剛性が低下するという問題点があった。ま
た、歪ゲージは電気部品であるので接着に際してはその
絶縁に注意し検出回路用の信号線を配線しなければなら
ない等の問題点があった。
ｌは圧縮応力が加わるので、荷重の加わる方向に接着さ
れた歪ゲージ２．３は圧縮の歪を受け、荷重の加わる方
向と垂直の方向に接着された歪ゲージ４．５は引張りの
歪を受ける。歪ゲージ２〜５は歪を受けると、その抵抗
値が変化するものであり、上方の２枚の歪ゲージ２．３
は圧縮の歪によって抵抗値が減少し、下方の２枚の歪ゲ
ージ４．５は引張りの歪によって抵抗値が増加する。従
って上記４枚の歪ゲージ２〜５を第４図に示すようにホ
イートストンブリッジが形成される〔発明が解決しよう
とする問題点〕 従来の荷重検出器は以上のように構成されているので、
まず感度よく検出するためには受感部に大きな歪が生じ
ることが必要であり、そのために受感部の軸は細くしな
ければならず剛性が低下するという問題点があった。ま
た、歪ゲージは電気部品であるので接着に際してはその
絶縁に注意し検出回路用の信号線を配線しなければなら
ない等の問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、荷重を受ける軸に特別な加工を施すことなく
十分な剛性を持たせたままで、容易に荷重を検出できる
荷重検出器を得ることを目的とするものである。
たもので、荷重を受ける軸に特別な加工を施すことなく
十分な剛性を持たせたままで、容易に荷重を検出できる
荷重検出器を得ることを目的とするものである。
この発明に係る荷重検出器は、荷重が加わる軸表面に高
磁気歪特性を持つ磁性材を接着し、該磁性材の透磁率の
変化を検出する検出コイルを該磁性材を包囲して設けた
ものである。
磁気歪特性を持つ磁性材を接着し、該磁性材の透磁率の
変化を検出する検出コイルを該磁性材を包囲して設けた
ものである。
この発明においては、荷重が加わる軸に接着した磁性材
は、その透磁率が荷重印加時に変化し、この透磁率の変
化に応じて検出コイルのインダクタンスが変化するため
、上記透磁率の変化を電気信号として検出できる。
は、その透磁率が荷重印加時に変化し、この透磁率の変
化に応じて検出コイルのインダクタンスが変化するため
、上記透磁率の変化を電気信号として検出できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、７は荷重Ｗを受ける軸であり、ステンレス
等の非磁性材からなる。８は薄い帯状の磁性材であり、
これは接着剤等で軸７の全周に装着固定されている。こ
の磁性材８は軟磁性で高磁気歪特性を持つものが望まし
く、例えば軟磁性非晶質金属がよい、この非晶質金属は
高磁気歪特性を持ち、機械的強度もすぐれ、薄い帯状の
形で製造されるので、本装置の磁性材として望ましい、
９は上記磁性材８の外周を包囲するように配設された非
磁性材のボビン、１０は該ボビン９に巻回され上記磁性
材８の透磁率変化を検出する検出コイルである。これら
ボビン９．検出コイル１０は軸７と非接触となるよう軸
受１１で支承さ気信号に変換する検出回路の１例を示す
。本回路は２つの検出コイル１０ａ、１０ｂを、コレク
タ巻線にしたプッシュプル型の磁気マルチバイブレーク
を構成しており、図において、１２．１３はトランジス
タ、１４〜１７は抵抗、１８．１９はコンデンサ、１０
ａ、１０ｂは第１図に示した検出コイル１０に相当する
磁性材８部を磁心とした検出コイルである。
図において、７は荷重Ｗを受ける軸であり、ステンレス
等の非磁性材からなる。８は薄い帯状の磁性材であり、
これは接着剤等で軸７の全周に装着固定されている。こ
の磁性材８は軟磁性で高磁気歪特性を持つものが望まし
く、例えば軟磁性非晶質金属がよい、この非晶質金属は
高磁気歪特性を持ち、機械的強度もすぐれ、薄い帯状の
形で製造されるので、本装置の磁性材として望ましい、
９は上記磁性材８の外周を包囲するように配設された非
磁性材のボビン、１０は該ボビン９に巻回され上記磁性
材８の透磁率変化を検出する検出コイルである。これら
ボビン９．検出コイル１０は軸７と非接触となるよう軸
受１１で支承さ気信号に変換する検出回路の１例を示す
。本回路は２つの検出コイル１０ａ、１０ｂを、コレク
タ巻線にしたプッシュプル型の磁気マルチバイブレーク
を構成しており、図において、１２．１３はトランジス
タ、１４〜１７は抵抗、１８．１９はコンデンサ、１０
ａ、１０ｂは第１図に示した検出コイル１０に相当する
磁性材８部を磁心とした検出コイルである。
次に動作について説明する。
第１図に示すように軸７に荷重Ｗが矢印Ａで示す垂直方
向に印加されると、軸７．は該方向に圧縮応力を受ける
。軸７にはその全周に磁性材８が装着されてしっかりと
固着されており、この磁性材８は厚みが数１０μと非常
に薄いので軸７とほとんど等しい圧縮応力を受けて微小
に歪むことになり、この圧縮応力による磁性材の歪は磁
性材８の透磁率変化を引き起こす、即ち、一般に磁性材
は引張り応力を受けると透磁率が大きくなり、圧縮応力
を受けると透磁率が小さくなる性質を持つため、上記磁
性材８は荷重による圧縮応力によってその透磁率が小さ
くなる。この透磁率の変化は上記磁性材８の外周を包囲
して巻回した検出コイル１０のインダクタンス変化とな
って、電気信号に変換できる。
向に印加されると、軸７．は該方向に圧縮応力を受ける
。軸７にはその全周に磁性材８が装着されてしっかりと
固着されており、この磁性材８は厚みが数１０μと非常
に薄いので軸７とほとんど等しい圧縮応力を受けて微小
に歪むことになり、この圧縮応力による磁性材の歪は磁
性材８の透磁率変化を引き起こす、即ち、一般に磁性材
は引張り応力を受けると透磁率が大きくなり、圧縮応力
を受けると透磁率が小さくなる性質を持つため、上記磁
性材８は荷重による圧縮応力によってその透磁率が小さ
くなる。この透磁率の変化は上記磁性材８の外周を包囲
して巻回した検出コイル１０のインダクタンス変化とな
って、電気信号に変換できる。
ところで、上記磁性材８は非晶質金属などの高磁気歪材
であるので、通常の鉄などに比べ透磁率変化を引き起こ
す歪は非常に小さくてすむ。即ち、荷重を受ける軸７は
ほとんど変位を受けずにその荷重を検出できる。また、
磁性材８の周囲に巻回する検出コイル１０は、軸７とは
非接触に巻回しているので、軸７と検出コイル１０間の
絶縁短絡は生じない。
であるので、通常の鉄などに比べ透磁率変化を引き起こ
す歪は非常に小さくてすむ。即ち、荷重を受ける軸７は
ほとんど変位を受けずにその荷重を検出できる。また、
磁性材８の周囲に巻回する検出コイル１０は、軸７とは
非接触に巻回しているので、軸７と検出コイル１０間の
絶縁短絡は生じない。
第２図に示す検出回路（発振回路）において、トランジ
スタ１２．１３の導通時間は主にコレクタ巻線１０ｂ、
１０ａのインダクタンスで決まり、それはトランジスタ
１２．１３がＯＮしてからコレクタ電流が徐々に増加し
、トランジスタ１２゜１３の飽和を維持できなくなる値
に達するまでの時間となる。従って、荷重印加によって
磁性材７の透磁率が変化すればコレクタ巻線１０ｂ、Ｉ
Ｑａのインダクタンスはそれに比例して変化するので、
結果的に上記発振回路の出力信号Ｖｏの周波数が変化し
、荷重を周波数の変化として検出でき、この周波数をＦ
−Ｖ変換すればアナログ量として取り出すことができる
。
スタ１２．１３の導通時間は主にコレクタ巻線１０ｂ、
１０ａのインダクタンスで決まり、それはトランジスタ
１２．１３がＯＮしてからコレクタ電流が徐々に増加し
、トランジスタ１２゜１３の飽和を維持できなくなる値
に達するまでの時間となる。従って、荷重印加によって
磁性材７の透磁率が変化すればコレクタ巻線１０ｂ、Ｉ
Ｑａのインダクタンスはそれに比例して変化するので、
結果的に上記発振回路の出力信号Ｖｏの周波数が変化し
、荷重を周波数の変化として検出でき、この周波数をＦ
−Ｖ変換すればアナログ量として取り出すことができる
。
このように本実施例装置では、荷重が加わる軸７の全周
に高磁気歪特性を持つ軟磁性卵晶質金属の磁性材８を装
着し、これの外周に検出コイルｌＯを巻回したので、軸
７の剛性を十分枠たせたままで、また軸７はほとんど変
位を受けずにその荷重を検出できる。しかも検出コイル
１０はボビン９を介することによって軸７と非接触に巻
回したする必要もない。
に高磁気歪特性を持つ軟磁性卵晶質金属の磁性材８を装
着し、これの外周に検出コイルｌＯを巻回したので、軸
７の剛性を十分枠たせたままで、また軸７はほとんど変
位を受けずにその荷重を検出できる。しかも検出コイル
１０はボビン９を介することによって軸７と非接触に巻
回したする必要もない。
以上のように、この発明に係る荷重検出器によれば、高
磁気歪特性を持つ磁性材を荷重を受ける軸に接着し、そ
れを包囲して磁性材の透磁率変化を検出する検出コイル
を設けたので、荷重を受ける軸の剛性を十分枠たせたま
まで、容易に荷重を検出できる効果がある。
磁気歪特性を持つ磁性材を荷重を受ける軸に接着し、そ
れを包囲して磁性材の透磁率変化を検出する検出コイル
を設けたので、荷重を受ける軸の剛性を十分枠たせたま
まで、容易に荷重を検出できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による荷重検出器の構造を
示す断面図、第２図はその検出回路の一例を示す回路図
、第３図は従来の荷重検出器の構造を示す斜視図、第４
図はその信号検出回路の回路図である。 ７・・・荷重を受ける軸、８・・・磁性材、１０．１０
ａ、ｌＱｂ・・・検出コイル。
示す断面図、第２図はその検出回路の一例を示す回路図
、第３図は従来の荷重検出器の構造を示す斜視図、第４
図はその信号検出回路の回路図である。 ７・・・荷重を受ける軸、８・・・磁性材、１０．１０
ａ、ｌＱｂ・・・検出コイル。
Claims (3)
- （１）荷重を受ける軸に固着された高磁気歪特性を有す
る磁性材と、上記荷重を受ける軸の外周に配設され荷重
印加時に生じる上記磁性材の透磁率変化を検出する検出
コイルとを備えたことを特徴とする荷重検出器。 - （２）上記検出コイルは、上記荷重を受ける軸に対し非
接触に配設されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の荷重検出器。 - （３）上記磁性材は軟磁性非晶質金属であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の荷重検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201685A JPS61170627A (ja) | 1985-01-24 | 1985-01-24 | 荷重検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201685A JPS61170627A (ja) | 1985-01-24 | 1985-01-24 | 荷重検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170627A true JPS61170627A (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11793797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1201685A Pending JPS61170627A (ja) | 1985-01-24 | 1985-01-24 | 荷重検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61170627A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0432122A2 (en) * | 1989-12-04 | 1991-06-12 | SKF Nova AB | Hub bearing unit for vehicles |
| JPH046865U (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-22 | ||
| JP2011095278A (ja) * | 2005-07-01 | 2011-05-12 | Yamaha Motor Co Ltd | 磁歪式荷重センサおよびそれを備えた移動体 |
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
-
1985
- 1985-01-24 JP JP1201685A patent/JPS61170627A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0432122A2 (en) * | 1989-12-04 | 1991-06-12 | SKF Nova AB | Hub bearing unit for vehicles |
| EP0432122A3 (en) * | 1989-12-04 | 1992-07-29 | Skf Nova Ab | Hub bearing unit for vehicles |
| JPH046865U (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-22 | ||
| JP2011095278A (ja) * | 2005-07-01 | 2011-05-12 | Yamaha Motor Co Ltd | 磁歪式荷重センサおよびそれを備えた移動体 |
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
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