JPS62161033A - トルクセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１回転軸に伝わるトルクの大きさ及び方向を、
非接触で検出できるトルクセンサに関するものである。

（従来の技術） 従来より、磁歪合金の応力−磁気効果を用いてトルクを
検出するトルクセンサが提案されている（例えば、特開
昭５９−６１７３１号公報等）。

この方法は、アモルファス合金に加えられた応力による
歪が、磁気効果によってアモルファス合金の磁性を決定
することを利用しており、透磁率の変化を検出するため
、非接触でトルク検出ができる特徴がある。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の方法では、磁歪合金をトルク伝達軸表面に貼り付
けて、伝達軸の捻れによる応力−磁気効果からトルクを
検出するため、トルクの方向の検出が困難である。

トルクの方向を検出する方法として、磁歪合金薄帯の形
状による一軸異方性を利用する方法もあるが、磁歪合金
の形状が限定されるため、感度を上げることが困難であ
った。

また、磁歪合金と伝達軸の熱膨張係数を一致させること
が困難で、そのため測定可能な温度範囲が限定されてい
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、アモルファス合金薄帯を、トルク伝
達軸に直接固定するのではなく、伝達軸上の軸方向に対
して角度を付けて棒状梁を固定し、その側面に磁歪を有
する金属薄帯を取り付ける。

（作用） 棒状梁を用い、その側面に磁歪合金を固着することによ
って、トルクの捻れを一方向の変位に変換することがで
き、このことから、トルクの大きさ及び方向の決定が極
めて容易になる。

また、梁の材質及びトルク伝達軸への固定方法を工夫す
ることにより、磁歪を有する薄帯とトルク伝達軸の間の
熱膨張係数不一致の困難も解決でき、周囲温度変化に対
するトルクセンサの出力特性を安定化できる。

（実施例） 以下、図面に基づいて実施例の説明を行う。

第１図は本発明によるトルクセンサの構成を示す一実施
例の斜視図である。

図中、１はトルク伝達軸であり、一般に用いられる鋼製
の軸である。２は両持ち梁で、伝達軸上の固着部３，４
で両端が固定され、両持ち梁２の側面上には磁歪を有す
るアモルファス合金より成る磁歪合金５が固着しである
。

その外側には磁歪合金５の透磁率変化をインダクタンス
に変換するため、伝達軸と同心をなすようにコイル６が
取付けられてあり、コイル６は、インダクタンス検出部
（図示せず）に接続されている。

以下にトルクセンサの動作を説明する。

第２図は同実施例の動作原理を説明するための図である
。

第２図（ａ）に示すように、トルク伝達軸１に右捻りト
ルクを与えると、それに伴って、梁の固着部３は上方へ
、固着部４は下方へ移動する。

その結果、梁の長さａがｅ′（ｒ＞＆　）に伸びること
になり、梁に取付けられたアモルファス合金に引張り応
力が働く。応力の働いたアモルファス合金は透磁率が減
少し、コイル（図示せず）のインダクタンス値も下がる
。

第２図（ｂ）のように、左捻りトルクが与えられた場合
には、第２図（ａ）とは逆に第２図（ｃ）に示すように
、固着部３が下方へ、固着部４が上方へ移動し、梁の長
さｅは１′に縮む。

この時、アモルファス合金（図示せず）に働く力は圧縮
力であり、コイルのインダクタンス値の減少は小さい。

第３図は同実施例のトルクセンサ出力を示すグラフであ
る。

前記実施例のトルク出力は第３図のようになり、方向依
存性の有ることがわかる。

また、この伝達軸１に予め右捻りトルクを与えた状態で
アモルファス合金を両持ち梁２に取付けておけば、第３
図の原点を右にずらしたことになり、トルクの大きさ及
び方向を同時検出できることになる。

また、本実施例において、両持ち梁２の軸長方向に対す
る角度をαとしたとき、軸に対する角度が−αであるよ
うに第２の両持ち梁を伝達軸に固定し、第２の両持ち梁
の側面にもアモルファス合金を固着し１両アモルファス
合金の外側に設置したコイルのインダクタンスの差を検
出すれば、より広範囲のトルク及びその方向の同時検出
が可能になる。

本実施例において、トルク伝達軸、両持ち梁及びアモル
ファス合金のそれぞれの線熱膨張係数の差を２　Ｘｌ０
−６（１／’Ｃ）以内に調整することにより、−３０’
Ｃ〜＋１２０℃の温度領域において安定した出力特性を
得ることができた。

（発明の効果） 以上説明したように５本発明によれば、トルクを両持ち
梁を用いて一方向のみの変位に変換することにより、ト
ルクの方向検出が容易になった。

また、梁の軸長方向に対する角度、形状、あるいは、磁
歪合金や、トルク伝達軸を適当に変えることにより、ト
ルク検出感度を任意に調節することが可能になった。

さらに、梁の材質及びトルク伝達軸への固定方法を工夫
することにより、センサの温度変化に対する出力特性を
安定化できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトルクセンサの構成を示す一実施
例の斜視図、第２図は同実施例の動作原理を説明するた
めの図、第３図は同実施例のトルクセンサ出力を示すグ
ラフである。 １　・・・　トルク伝達軸、２　・・・両持ち梁、３．
４　・・・固着部、５　・・・磁歪合金。 ６　・・・コイル。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 １　・・　トｌしフイ孜ｉｔ軸 ２゛釣ｎち粱 ３．４・・釦咄ｌｐ ５・・・繊ｔ８′−七 第２図 （ａ） 彊 （Ｃ） １トルり仏連軸 ２　　　＠詩？ｌす ３．４　　川も審を 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トルクを伝達する軸と、その軸に両端を固定し軸
   長方向に対し角度をつけて形成した両持ち梁と、前記梁
   の側面に固着した磁歪を有する金属薄帯と、から成るこ
   とを一つの構成要素とし、少なくとも前記一つの構成要
   素と、その構成要素の外側に、軸と同心円状に巻回され
   たコイルより成ることを特徴とするトルクセンサ。
2. （２）少なくとも、一つの構成要素２組と、それらの透
   磁率の変化を差動により検出するコイルより成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のトルクセン
   サ。
3. （３）金属薄帯がアモルファス合金より成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のトルクセンサ。