JPS63309829A - 荷重センサ - Google Patents
荷重センサInfo
- Publication number
- JPS63309829A JPS63309829A JP14554287A JP14554287A JPS63309829A JP S63309829 A JPS63309829 A JP S63309829A JP 14554287 A JP14554287 A JP 14554287A JP 14554287 A JP14554287 A JP 14554287A JP S63309829 A JPS63309829 A JP S63309829A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- amorphous alloy
- stress
- load
- coil
- 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
Links
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (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
本発明は非晶質磁性合金の磁歪効果を用いた荷重センサ
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術
近年、アモルファス合金の磁歪効果を用いた応力センサ
が提案されている。たとえば圧力センサやトルクセンサ
、衝撃センサなどが試作されている。これらのセンサは
アモルファス合金が応力によりその磁性が太き（変化す
ること、特に透磁率が変化することを利用している。す
なわち応力をインダクタンスの形で検出するセンサであ
る。
が提案されている。たとえば圧力センサやトルクセンサ
、衝撃センサなどが試作されている。これらのセンサは
アモルファス合金が応力によりその磁性が太き（変化す
ること、特に透磁率が変化することを利用している。す
なわち応力をインダクタンスの形で検出するセンサであ
る。
これらのセンサでは圧力・トルク・衝撃などの応力をア
モルファス合金にうまく伝達する必要があるが、アモル
ファス合金は作製方法より数十ミクロン厚みの薄帯の形
状でしか得られないため直接応力をアモルファス合金に
加えるのは困難であった。そのため他の金属と併用して
応力の伝達が試みられており、アモルファス合金の固定
方法としてアモルファス合金の接着やメッキを施した後
のはんだづけなどが試みられている。
モルファス合金にうまく伝達する必要があるが、アモル
ファス合金は作製方法より数十ミクロン厚みの薄帯の形
状でしか得られないため直接応力をアモルファス合金に
加えるのは困難であった。そのため他の金属と併用して
応力の伝達が試みられており、アモルファス合金の固定
方法としてアモルファス合金の接着やメッキを施した後
のはんだづけなどが試みられている。
発明が解決しようとする問題点
アモルファス合金を他の金属に固定する方法は圧力トル
ク衝撃などの応力をアモルファス合金に伝達するが、磁
歪を有するアモルファス合金はインバー効果によりその
熱膨張係数が他金属の２分の１から３分の１と小さいた
め、アモルファス合金に熱応力が大きく加わり本来の感
度の数分の１しか利用できなくなる。
ク衝撃などの応力をアモルファス合金に伝達するが、磁
歪を有するアモルファス合金はインバー効果によりその
熱膨張係数が他金属の２分の１から３分の１と小さいた
め、アモルファス合金に熱応力が大きく加わり本来の感
度の数分の１しか利用できなくなる。
これはアモルファス合金に応力を直接伝達しないために
発生する問題点である。
発生する問題点である。
問題点を解決するための手段
円筒状に巻かれた磁歪を有するアモルファス磁性合金と
、前記アモルファス合金円筒の両端に設けられたキャッ
プと、アモルファス合金円筒と同心円になるよう巻かれ
たコイルと、前記キャップの上下に設けられ互いに引っ
張りの力が働く用に取り付けられたバネで結ばれた２枚
の円板と、これらを収容する円筒とを用いて荷重センサ
ーを構成する。
、前記アモルファス合金円筒の両端に設けられたキャッ
プと、アモルファス合金円筒と同心円になるよう巻かれ
たコイルと、前記キャップの上下に設けられ互いに引っ
張りの力が働く用に取り付けられたバネで結ばれた２枚
の円板と、これらを収容する円筒とを用いて荷重センサ
ーを構成する。
作用
バルク状のアモルファス合金円筒に直接荷重が加わるた
め、アモルファス合金の固定が不要になり、アモルファ
ス合金の体積が大きいため熱応力の発生が微少になる。
め、アモルファス合金の固定が不要になり、アモルファ
ス合金の体積が大きいため熱応力の発生が微少になる。
実施例
第１図は本発明の一実施例を示し、１はアモルファス合
金円筒で、２はアモルファス合金円筒の上端に設けられ
た上キャップ、３はアモルファス合金円筒の下端に設け
られた下キャップ、４はアモルファス合金円筒に巻かれ
たコイル、５はコイルのボビン、６及び７は前記上下キ
ャップを挟むように設けられた上下円板で、下円板はボ
ビンを支持しており、上下円板は前記キャップをはめこ
む凹部を有するもので、さらに両者はバネ８により互い
に引っ張りあうようになっている。９はこれらを保持す
る支持円筒で下円板７とはネジで固定され、上円板は円
筒から僅かにでるように配置されている。
金円筒で、２はアモルファス合金円筒の上端に設けられ
た上キャップ、３はアモルファス合金円筒の下端に設け
られた下キャップ、４はアモルファス合金円筒に巻かれ
たコイル、５はコイルのボビン、６及び７は前記上下キ
ャップを挟むように設けられた上下円板で、下円板はボ
ビンを支持しており、上下円板は前記キャップをはめこ
む凹部を有するもので、さらに両者はバネ８により互い
に引っ張りあうようになっている。９はこれらを保持す
る支持円筒で下円板７とはネジで固定され、上円板は円
筒から僅かにでるように配置されている。
荷重が上円板に上方より加わると応力はアモルファス合
金円筒に加わる。これによりアモルファス合金に内部応
力が発生し、アモルファス合金は磁歪を有する事よりそ
の透磁率が変化する。これをアモルファス合金円筒の周
にまいたコイルで検出すれば、荷重がコイルのインダク
タンス変化として検出される。
金円筒に加わる。これによりアモルファス合金に内部応
力が発生し、アモルファス合金は磁歪を有する事よりそ
の透磁率が変化する。これをアモルファス合金円筒の周
にまいたコイルで検出すれば、荷重がコイルのインダク
タンス変化として検出される。
第２図はアモルファス合金円筒とキャップ部分を取り出
した図である。アモルファス合金は作製された薄帯を巻
き、熱処理を施しくせづけし、円筒状にされ、一種のバ
ルク様の棒材となる。このアモルファス合金の棒材に上
下にキャップを取り付ける。これはアモルファス合金の
端部は作製上置れがあるのでこれを平坦化するためであ
り、同様の効果は端部を研削することでも得られる。こ
のようにして作られたアモルファス合金円筒は金属の棒
材とほぼ同じ機械的特性を有する。そのため上下円板よ
り熱応力が発生してもアモルファス合金円筒の体積が大
きいためその応力は小さくなり温度特性は大幅に改善さ
れる。
した図である。アモルファス合金は作製された薄帯を巻
き、熱処理を施しくせづけし、円筒状にされ、一種のバ
ルク様の棒材となる。このアモルファス合金の棒材に上
下にキャップを取り付ける。これはアモルファス合金の
端部は作製上置れがあるのでこれを平坦化するためであ
り、同様の効果は端部を研削することでも得られる。こ
のようにして作られたアモルファス合金円筒は金属の棒
材とほぼ同じ機械的特性を有する。そのため上下円板よ
り熱応力が発生してもアモルファス合金円筒の体積が大
きいためその応力は小さくなり温度特性は大幅に改善さ
れる。
第４図は第１図実施例の出力が温度に対しどの様に変化
するかを示している。荷重Ｏｋｇ及び１００ｋｇの出力
は一３０℃から１００℃の幅で約１５％の変化しかな（
実用上問題のないものである。
するかを示している。荷重Ｏｋｇ及び１００ｋｇの出力
は一３０℃から１００℃の幅で約１５％の変化しかな（
実用上問題のないものである。
また第３図にしめすように上円板６は支持円筒９に大部
分が挿入されているため、任意の方向の荷重が加わった
場合でもその荷重の円筒の軸方向成分しか検出しない。
分が挿入されているため、任意の方向の荷重が加わった
場合でもその荷重の円筒の軸方向成分しか検出しない。
これは上円板の移動方向が支持円筒により規制されるた
めである。すなわちこの荷重センサは力の方向も同時に
検出できるので複数個組み合わせれば力ベクトルの検出
も可能となる。
めである。すなわちこの荷重センサは力の方向も同時に
検出できるので複数個組み合わせれば力ベクトルの検出
も可能となる。
さらに下円板７は支持円筒９にネジで固定され、上円板
６は下円板とバネ８で引っ張り応力が働くように固定さ
れている。このような構成にすることによりアモルファ
ス合金に一定の応力が印加されアモルファス合金の透磁
率変化が不安定になりがちな領域すなわちアモルファス
合金の内部応力が小さい領域での使用を避けている。
６は下円板とバネ８で引っ張り応力が働くように固定さ
れている。このような構成にすることによりアモルファ
ス合金に一定の応力が印加されアモルファス合金の透磁
率変化が不安定になりがちな領域すなわちアモルファス
合金の内部応力が小さい領域での使用を避けている。
第５図は第１図実施例の出力例で、（ａ）は５０ｋｇの
バネを用いた場合、（ｂ）は７５ｋｇのバネを用いた場
合である。５０ｋｇのバネを用いると低荷重の領域で感
度が悪い領域がある。これはバネの力を２５ｋｇふやし
７５ｋｇにすることで（ｂ）に示す良好な出力特性にな
る。
バネを用いた場合、（ｂ）は７５ｋｇのバネを用いた場
合である。５０ｋｇのバネを用いると低荷重の領域で感
度が悪い領域がある。これはバネの力を２５ｋｇふやし
７５ｋｇにすることで（ｂ）に示す良好な出力特性にな
る。
発明の効果
アモルファス合金円筒を用い荷重をこれに加える構成に
することで、熱応力によるセンサの出力−６＝ を大幅に低減できる。さらにバイアス用のバネを用いる
ことでセンサ出力の安定性を増すことができ、複数個組
み合わせれば力センサも構成できる。
することで、熱応力によるセンサの出力−６＝ を大幅に低減できる。さらにバイアス用のバネを用いる
ことでセンサ出力の安定性を増すことができ、複数個組
み合わせれば力センサも構成できる。
第１図は本発明の一実施例における荷重センサーの断面
図、第２図はアモルファス合金円筒の部分を示す分解斜
視図、第３図は第１図の実施例の動作を説明するための
断面図、第４図は同実施例の温度特性図、第５図は実施
例の出力特性図である。 １・・・非アモルファス合金円筒、２・３・・・キャッ
プ、４・・コイル、５・・・ボビン、６・７・・・上下
円板、８・・・バネ、９・・・支持円筒。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男ほか１名−７＝ 城 ン に ′ 距 第 ３ 図 圧縮荷車 第４図 第５図 ＜Ｑ） 圧縮荷車Ｃｋｌ （ｂ） 温 刀Ｃ（Ｃ） 圧Ｊｌ＆ｉ荷重
図、第２図はアモルファス合金円筒の部分を示す分解斜
視図、第３図は第１図の実施例の動作を説明するための
断面図、第４図は同実施例の温度特性図、第５図は実施
例の出力特性図である。 １・・・非アモルファス合金円筒、２・３・・・キャッ
プ、４・・コイル、５・・・ボビン、６・７・・・上下
円板、８・・・バネ、９・・・支持円筒。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男ほか１名−７＝ 城 ン に ′ 距 第 ３ 図 圧縮荷車 第４図 第５図 ＜Ｑ） 圧縮荷車Ｃｋｌ （ｂ） 温 刀Ｃ（Ｃ） 圧Ｊｌ＆ｉ荷重
Claims (1)
- 円筒状に巻かれた磁歪を有するアモルファス磁性合金と
、前記アモルファス合金円筒の両端に設けられたキャッ
プと、アモルファス合金円筒と同心円になるよう巻かれ
たコイルと、前記キャップの上下に設けられ互いに引っ
張りの力が働く用に取り付けられたバネで結ばれた２枚
の円板と、これらを収容する円筒とを備えたことを特徴
とする荷重センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14554287A JPS63309829A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | 荷重センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14554287A JPS63309829A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | 荷重センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63309829A true JPS63309829A (ja) | 1988-12-16 |
Family
ID=15387593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14554287A Pending JPS63309829A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | 荷重センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63309829A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0719970A (ja) * | 1991-05-22 | 1995-01-20 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 力センサ及び力測定装置 |
| JP2003501617A (ja) * | 1999-05-26 | 2003-01-14 | ヴィッテンシュタイン アーゲー | センサ、特に磁気歪みセンサあるいは磁気弾性センサ |
| JP2008241614A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Nissan Motor Co Ltd | 磁歪式応力センサおよびその製造方法 |
| JP2015225086A (ja) * | 2015-09-07 | 2015-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ、力検知装置、およびそれらの使用方法 |
| WO2017064847A1 (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサおよびそれを用いた力検知装置、力検知システム、力検知方法 |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP14554287A patent/JPS63309829A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0719970A (ja) * | 1991-05-22 | 1995-01-20 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 力センサ及び力測定装置 |
| JP2003501617A (ja) * | 1999-05-26 | 2003-01-14 | ヴィッテンシュタイン アーゲー | センサ、特に磁気歪みセンサあるいは磁気弾性センサ |
| JP2008241614A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Nissan Motor Co Ltd | 磁歪式応力センサおよびその製造方法 |
| JP2015225086A (ja) * | 2015-09-07 | 2015-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサ、力検知装置、およびそれらの使用方法 |
| WO2017064847A1 (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力センサおよびそれを用いた力検知装置、力検知システム、力検知方法 |
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