JPH02280022A - 磁歪式トルク検出器 - Google Patents
磁歪式トルク検出器Info
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- JPH02280022A JPH02280022A JP10203989A JP10203989A JPH02280022A JP H02280022 A JPH02280022 A JP H02280022A JP 10203989 A JP10203989 A JP 10203989A JP 10203989 A JP10203989 A JP 10203989A JP H02280022 A JPH02280022 A JP H02280022A
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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
（産業上の利用分野）
この発明は、磁気ひずみ効果によってトルクの検出を行
うのに利用される磁歪式トルク検出器に関するものであ
る。 （従来の技術） 第６図および第７図はこの種の磁気ひずみ効果を利用し
たトルク検出器の概略構造を示すものであって、この磁
歪式トルク検出器５１は、定盤。 車体、建屋等の支持体５２に被測定軸支持用軸受５３ａ
、５３ｂを介して被測定軸５４を回転自在に支持させ、
この被測定軸５４としては磁気ひずみ効果を有する例え
ばＦｅ−１３重量％Ａｎ合金や機械構造用鋼（ＳＣＭ、
ＳＮＣＭなど）を素材としたものを用い、第７図（ａ）
（ｂ）にも示すように、表面に軸方向と±４５度の角度
をなし且つ円周方向に複数の部分らんせ状溝５５ａ。 ５５ｂを左右において対称となるように形成してこれら
の部分で透磁率の表皮効果による形状的な磁気異方性部
５６ａ 、５６ｂを設け、前記支持体５２の端部側には
軸受ストッパー５７ａ、５７ｂを設けると共に内周側に
はヨーク５８をねじ５９により固定し、このヨーク５８
には、前記被測定軸５４に設けた磁気異方性部５６ａ
、５６ｂの近傍、すなわち、左右の部分らせん状溝５５
ａ。 ５５ｂの各々の中心５５ａ−ｃ 、５５ｂ−ｃにコイル
６０ａ、６０ｂの中心６０ａ−ｃ、６０ｂ−ｃを一致さ
せたところに当該コイル６０ａ。 ６０ｂを取り付け、前記ヨーク５８およびコイル６０ａ
、６０ｂと被測定軸５４との間で間隙６１を設けた構造
をなすものである。 また、第８図（ａ）（ｂ）に示すように、被６１１定軸
５４として例えば同じ＜Ｆｅ−１３重量％Ａｎ合金や機
械構造用ｍ （ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を素材としたも
のを用い、その表面に非磁性の電気良導体例えば銅より
なる部分らせん状薄膜６５ａ、６５ｂをめっきによって
形成することにより、これらの部分に形状的な磁気異方
性部５６ａ 、５６ｂを設けるようにしたものもあった
。さらには、第７図（ａ）（ｂ）に示した部分らせん状
溝５５ａ、５５ｂの中に″非磁性の電気良導体例えば銅
を埋め込んで被測定軸５４の表面を円周方向に滑らかな
ものにしたものもあった（例えば特開昭６２−１８５１
３６号公報）。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器５１を用いて
トルクを検出する要領について説明すると、まず、トル
クの検出に先立って、第９図に示すように、二つのコイ
ル６０ａ、６０ｂと二つの抵抗６６ａ 、６６ｂとでブ
リッジ回路を形成し、対向する一方の接続点Ｃ−Ｄ間を
交流電源６７の供給側（Ｖ ｉ ｎ）とし、対向する他
方の接続点Ａ−Ｂ間を出力側（ＶＤ＝ＶＢ−ＶＡ）とし
た回路構成とし、接続点Ｃ−Ｄ間を介して両コイル６０
ａ、６０ｂに各々交流の一定電圧（Ｖ ｉ ｎ）を加え
ておく、このようにすると、部分らせん状溝５５ａ、５
５ｂや部分らせん状薄膜６５ａ。 ６５ｂによって形成された形状磁気異方性部５６ａ 、
５６ｂ 、間隙６１．ヨーク５８を通る磁気回路が両コ
イル６０ａ、６０ｂのまわりにそれぞれ形成される。 この状態において、被測定軸５４に対して例えば右方向
にねじりトルクＴが加わると、一方の部分らせん状溝５
５ａや部分らせん状薄膜６５ａによって形成された一方
の磁気異方性部５６ａは引張変形を受けるとともに他方
の部分らせん状溝５５ｂや部分らせん状薄膜６５ｂによ
って形成された他方の磁気異方性部５６ｂは圧縮変形を
受ける。例えば、磁歪定数入〉０を有する被測定軸５４
を用いた場合には、引張変形では透磁率が増加し、圧縮
変形では透磁率が減少する。これによって、一方のコイ
ル６０ａのインダクタンスＬＡは増加し、他方のコイル
６０ｂのインダクタンスＬＢは減少することになる。そ
して、被測定軸５４に対して上記とは逆に左方向のねじ
りトルクが付加されたときには上記の場合と逆になる。 そこで、交流電源６７により交流の一定電圧（Ｖ ｉ
ｎ）を加えた状態で被測定軸５４にトルクＴが加えられ
ると、接続点Ａ−Ｂ間における出力電圧ＶＤ （＝ＶＢ
−ＶＡ）は、 ＸＲｏ ＸＶ ｉ ｎ となる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の磁歪式トルク検出器５
１にあっては、被測定軸５４を支持する支持体５２にヨ
ーク５８を介してコイル６０ａ。 ６０ｂが取り付けられており、被測定軸５４に軸方向の
大きな負荷が加わった場合には、被６１１定軸５４とコ
イル６０ａ、６０ｂとの間においてそれらの相対的な位
置が軸方向にずれるのを許す構造となっていたため、軸
方向の大きな負荷が加わった場合に左右の磁気異方性部
５６ａ、５６ｂのインダクタンスＬＡ 、ＬＢが変化し
、インダクタンスＬＡ 、ＬＢの差がトルク検出器５１
の出力となるため、軸方向の負荷が加わることによって
出力誤差を生じることがあるという課題があった６ （発明の目的） この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、被測定軸にその軸方向の大きな負荷が加わったと
きでもコイルを保持する部分には前記負荷が加わらない
ようにし、被測定軸とコイルとの間で軸方向の相対的な
位置ずれを生じないようにして出力の誤差を防止し、正
確なトルクの検出を行うことが可能である磁歪式トルク
検出器を提供することを目的としている。
うのに利用される磁歪式トルク検出器に関するものであ
る。 （従来の技術） 第６図および第７図はこの種の磁気ひずみ効果を利用し
たトルク検出器の概略構造を示すものであって、この磁
歪式トルク検出器５１は、定盤。 車体、建屋等の支持体５２に被測定軸支持用軸受５３ａ
、５３ｂを介して被測定軸５４を回転自在に支持させ、
この被測定軸５４としては磁気ひずみ効果を有する例え
ばＦｅ−１３重量％Ａｎ合金や機械構造用鋼（ＳＣＭ、
ＳＮＣＭなど）を素材としたものを用い、第７図（ａ）
（ｂ）にも示すように、表面に軸方向と±４５度の角度
をなし且つ円周方向に複数の部分らんせ状溝５５ａ。 ５５ｂを左右において対称となるように形成してこれら
の部分で透磁率の表皮効果による形状的な磁気異方性部
５６ａ 、５６ｂを設け、前記支持体５２の端部側には
軸受ストッパー５７ａ、５７ｂを設けると共に内周側に
はヨーク５８をねじ５９により固定し、このヨーク５８
には、前記被測定軸５４に設けた磁気異方性部５６ａ
、５６ｂの近傍、すなわち、左右の部分らせん状溝５５
ａ。 ５５ｂの各々の中心５５ａ−ｃ 、５５ｂ−ｃにコイル
６０ａ、６０ｂの中心６０ａ−ｃ、６０ｂ−ｃを一致さ
せたところに当該コイル６０ａ。 ６０ｂを取り付け、前記ヨーク５８およびコイル６０ａ
、６０ｂと被測定軸５４との間で間隙６１を設けた構造
をなすものである。 また、第８図（ａ）（ｂ）に示すように、被６１１定軸
５４として例えば同じ＜Ｆｅ−１３重量％Ａｎ合金や機
械構造用ｍ （ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を素材としたも
のを用い、その表面に非磁性の電気良導体例えば銅より
なる部分らせん状薄膜６５ａ、６５ｂをめっきによって
形成することにより、これらの部分に形状的な磁気異方
性部５６ａ 、５６ｂを設けるようにしたものもあった
。さらには、第７図（ａ）（ｂ）に示した部分らせん状
溝５５ａ、５５ｂの中に″非磁性の電気良導体例えば銅
を埋め込んで被測定軸５４の表面を円周方向に滑らかな
ものにしたものもあった（例えば特開昭６２−１８５１
３６号公報）。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器５１を用いて
トルクを検出する要領について説明すると、まず、トル
クの検出に先立って、第９図に示すように、二つのコイ
ル６０ａ、６０ｂと二つの抵抗６６ａ 、６６ｂとでブ
リッジ回路を形成し、対向する一方の接続点Ｃ−Ｄ間を
交流電源６７の供給側（Ｖ ｉ ｎ）とし、対向する他
方の接続点Ａ−Ｂ間を出力側（ＶＤ＝ＶＢ−ＶＡ）とし
た回路構成とし、接続点Ｃ−Ｄ間を介して両コイル６０
ａ、６０ｂに各々交流の一定電圧（Ｖ ｉ ｎ）を加え
ておく、このようにすると、部分らせん状溝５５ａ、５
５ｂや部分らせん状薄膜６５ａ。 ６５ｂによって形成された形状磁気異方性部５６ａ 、
５６ｂ 、間隙６１．ヨーク５８を通る磁気回路が両コ
イル６０ａ、６０ｂのまわりにそれぞれ形成される。 この状態において、被測定軸５４に対して例えば右方向
にねじりトルクＴが加わると、一方の部分らせん状溝５
５ａや部分らせん状薄膜６５ａによって形成された一方
の磁気異方性部５６ａは引張変形を受けるとともに他方
の部分らせん状溝５５ｂや部分らせん状薄膜６５ｂによ
って形成された他方の磁気異方性部５６ｂは圧縮変形を
受ける。例えば、磁歪定数入〉０を有する被測定軸５４
を用いた場合には、引張変形では透磁率が増加し、圧縮
変形では透磁率が減少する。これによって、一方のコイ
ル６０ａのインダクタンスＬＡは増加し、他方のコイル
６０ｂのインダクタンスＬＢは減少することになる。そ
して、被測定軸５４に対して上記とは逆に左方向のねじ
りトルクが付加されたときには上記の場合と逆になる。 そこで、交流電源６７により交流の一定電圧（Ｖ ｉ
ｎ）を加えた状態で被測定軸５４にトルクＴが加えられ
ると、接続点Ａ−Ｂ間における出力電圧ＶＤ （＝ＶＢ
−ＶＡ）は、 ＸＲｏ ＸＶ ｉ ｎ となる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の磁歪式トルク検出器５
１にあっては、被測定軸５４を支持する支持体５２にヨ
ーク５８を介してコイル６０ａ。 ６０ｂが取り付けられており、被測定軸５４に軸方向の
大きな負荷が加わった場合には、被６１１定軸５４とコ
イル６０ａ、６０ｂとの間においてそれらの相対的な位
置が軸方向にずれるのを許す構造となっていたため、軸
方向の大きな負荷が加わった場合に左右の磁気異方性部
５６ａ、５６ｂのインダクタンスＬＡ 、ＬＢが変化し
、インダクタンスＬＡ 、ＬＢの差がトルク検出器５１
の出力となるため、軸方向の負荷が加わることによって
出力誤差を生じることがあるという課題があった６ （発明の目的） この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、被測定軸にその軸方向の大きな負荷が加わったと
きでもコイルを保持する部分には前記負荷が加わらない
ようにし、被測定軸とコイルとの間で軸方向の相対的な
位置ずれを生じないようにして出力の誤差を防止し、正
確なトルクの検出を行うことが可能である磁歪式トルク
検出器を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
この発明は、少なくとも表面もしくは全体で磁気ひずみ
効果を有していると共に磁気異方性部を設けた被測定軸
を被測定軸支持用軸受を介して支持体に支持させ、前記
磁気異方性部の近傍にコイルを配設して当該コイルによ
り発生した磁束によって前記被測定軸の磁気異方性部を
通る磁気回路を形成させ、前記被測定軸に加えられるね
じりトルクによる当該被測定軸の変形により生ずる磁気
ひずみを利用して前記トルクを検出する磁歪式トルク検
出器において、前記コイルをコイル保持用軸受を介して
前記被測定軸に保持させてなる構成としたことを特徴と
しており、一実施態様においては前記コイルに対して軸
方向の力を加えたままの状態にした構成としたことを特
徴としており、このような構成を前述した従来の課題を
解決するための手段としている。 （発明の作用） この発明に係る磁歪式トルク検出器では、磁気異方性部
を設けた被測定軸を被測定軸支持用軸受を介して定盤、
車体、建屋等の支持体に支持させると共に、前記磁気異
方性部の近傍に配設されるコイルはコイル保持用軸受を
介して前記被測定軸に保持させてなる構成を有するもの
であるから。 被測定軸にその軸方向の大きな負荷が加わったときに、
この負荷は前記被測定軸支持用軸受を介して支持体によ
り受けるものとなり、コイルを保持する部分には前記負
荷が加わらないものとなるので、被測定軸とコイルとの
間での軸方向の相対的な位置ずれを生じないものとなり
、位置ずれにょる出力の誤差が解消されて正確なトルク
の検出がなされるようになるという作用がもたらされる
。 （実施例） 第１図はこの発明に係る磁気ひずみ効果を利用したトル
ク検出器の概略構造を示すものであって、この磁歪式ト
ルク検出器１は、定盤、車体。 建屋等の支持体２に被測定軸支持用軸受３ａ。 ３ｂを介して被測定軸４を回転自在に支持させ、この被
測定軸４としては磁気ひずみ効果を有する例えばＦｅ−
１３重量％Ａｎ合金や機械構造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭ
など）を素材としたものを用い、第７図に示したと同様
に、表面に軸方向と±４５度の角度をなし且つ円周方向
に複数の部分らせん状溝５ａ、５ｂを左右において対称
となるように形成してこれらの部分で透磁率の表皮効果
による形状的な磁気異方性部６ａ 、６ｂを設け、前記
支持体２の端部側には軸受ストッパー７ａ。 ７ｂを設けて位置決めとし、さらに前記被測定軸４の段
付部４ａ 、４ｂにコイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂを
設けて、これらのコイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂにコ
イルケーシング１２を固定し、コイルケーシング１２の
端部側には軸受ストッパー１３ａ、１３ｂを設けると共
に、コイルケーシング１２の内周側にはヨーク１４を固
定し、このヨーク１４には、前記被測定軸４に設けた磁
気異方性部６ａ、６ｂの近傍、すなわち、左右の部分ら
せん状溝５ａ、５ｂの各々の中心にコイル１５ａ、１５
ｂの中心を一致させたところに当該コイル１５ａ、１５
ｂを取り付け、前記ヨーク１４およびコイル１５ａ、１
５ｂと被測定軸４との間で間隙１６を設けると共に、支
持体２に設けたブラケット２ａとコイルケーシング１２
に設けたブラケッ）１２ａとの間に引張りばね１８を掛
けて前記コイルケーシング１２．ヨーク１４およびコイ
ル１５ａ、１５ｂを軸方向（第１図右方向〕に付勢させ
ると共にコイルケーシング１２゜ヨーク１４およびコイ
ル１５ａ、１５ｂの回転止めとした構造をなすものであ
る。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器１を用いてト
ルクの検出を行うに際しても前述した第９図に示した回
路に接続してなされる。 このトルクの検出の間において、被測定軸４には、通常
の場合、純粋なトルクだけでなく、軸方向（スラスト方
向）の力、半径方向（ラジアル方向）の力９曲げ応力等
の負荷が加わっていることが多いが、この実施例に示す
トルク検出器１にあっては、これらの負荷は被測定軸支
持用軸受３ａ、３ｂを介して支持体２に伝達され、ヨー
ク１４およびコイル１５ａ、１５ｂには前記負荷がいっ
さい加わらないものとなる。 また、コイル１５ａ、１５ｂはヨーク１４を介してコイ
ルケーシング１２に保持されていると共に引張りばね１
８によって軸方向（第１図右方向）に付勢されたものと
なっているので、被測定軸４に形成した部分らせん状ｙ
ｔ５ａ、５ｂとコイル１５ａ、１５ｂとの間の軸方向に
おける相対位置の変動を著しく小さなものにおさ民るこ
とができる。 さらに、使用条件にもよるが例えば温度の上昇によって
生ずる軸方向の熱膨張をあらかじめ考慮に入れておき、
コイルケーシング１２およびヨーク１４の材質を選定し
て、温度が上昇したときでも部分らせん状溝５ａ、５ｂ
の中心とコイル１５ａ、１５ｂの中心とが一致するよう
になすことにより熱膨張の影響を小さなものとすること
も可能である。 ５Ｓ２図はこの発明に係る磁歪式トルク検出器の他の実
施例を示すもので、この磁歪式トルク検出器１は、被測
定軸４の構付部４Ｃに設けた一つの被測定軸支持用軸受
３を介して前記被測定軸４を支持体２に支持させ、支持
体２に固定したフランジ１９に設けたブラケット２ａ、
２ｂとコイルケーシング１２に設けたブラケット１２ａ
。 １２ｂとの間に引張りばね１８ａ、１８ｂを掛けて前記
コイルケーシング１２．ヨーク１４およびコイル１５ａ
、１５ｂを軸方向に付勢させると共にコイルケーシング
１２．ヨーク１４およびコイル１５ａ、１５ｂの回転止
めとした構造をなすものである。 この実施例によるトルク検出器１では、一つの被測定軸
支持用軸受３で被測定軸４を支持しており、例えば第３
図に示すように、ボール盤等の工作機械において主軸に
加わるトルクを検出する場合に用いることもできる。す
なわち、第３図において、被測定軸４が主軸であり、主
軸（４）の下端にチャック２１およびツール２２が取り
付けられる。このように、工作機械に適用した場合にお
いて、ツール２２の送りの状態に関係なく上軸（４）の
センサ部である磁気異方性部６ａ、６ｂとコイル１５ａ
、１５ｂとの間の軸方向における相対位置が常に一定に
保たれるため、トルク検出の際の出力の変動を小さくお
さえることができるものとなる。 第４図はこの発明に係る磁歪式トルク検出器のさらに他
の実施例を示すもので、この磁歪式トルク検出器１は、
第２図に示した磁歪式トルク検出器１においてコイル保
持用軸受１１ａ、ｌｌｂとしてポールベアリングを用い
ているのに対して、空気道、路１１を備えたエアベアリ
ングを用いた場合を示しており、各エアベアリング（ｌ
ｌａ。 １１ｂ）の空気通路１１にはエアー配管２０が接続しで
あると共に、一方のコイル保持用軸受１１ａに対向させ
て被測定軸４の段付部４ａにエアベアリング用リテーナ
２１を設けた構造をなすものである。 このような第４図に示す構造の磁歪式トルク検出器１に
おいても、被測定軸４に対してその軸方向に大きな負荷
が加わったとしても、この負荷は被測定軸支持用軸受３
を介して支持体２に伝達され、ヨーク１４およびコイル
１５ａ、１５ｂには前記負荷がいっさい加わらないもの
となる。 また、コイル１５ａ、１５ｂはヨーク１４を介してコイ
ルケーシング１２に保持されていると共に引張りばね１
８ａ、１８ｂによって軸方向（第４図右方向）に付勢さ
れたものとなっているので、被測定軸４に形成した部分
らせん状溝５ａ。 ５ｂとコイル１５ａ、１５ｂとの間の軸方向における相
対位置の変動が著しく小さなものとなる。 さらに、コイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂとしてエアベ
アリングを用いているので、ポールベアリングを用いた
場合のようなベアリング部分での発熱をなくすことがで
きると共に、被測定軸４の温度を一定に保つことができ
るようになるという利点も得られる。 第５図は、第１図に示した磁歪式トルク検出器（軸受２
膜化プラス引張りばね張設例）と、第１図に示した磁歪
式トルク検出器１において引張りばね１８を張設しなか
った磁歪式トルク検出器（軸受２段化例）と、第６図に
示した従来の磁歪式トルク検出器（従来例）とを用いて
、被測定軸に加えられるトルクと誤差との関係を調べた
結果を例示するものであって、従来例の場合に比べて出
力誤差がかなり小さくなっていることが認められた。
効果を有していると共に磁気異方性部を設けた被測定軸
を被測定軸支持用軸受を介して支持体に支持させ、前記
磁気異方性部の近傍にコイルを配設して当該コイルによ
り発生した磁束によって前記被測定軸の磁気異方性部を
通る磁気回路を形成させ、前記被測定軸に加えられるね
じりトルクによる当該被測定軸の変形により生ずる磁気
ひずみを利用して前記トルクを検出する磁歪式トルク検
出器において、前記コイルをコイル保持用軸受を介して
前記被測定軸に保持させてなる構成としたことを特徴と
しており、一実施態様においては前記コイルに対して軸
方向の力を加えたままの状態にした構成としたことを特
徴としており、このような構成を前述した従来の課題を
解決するための手段としている。 （発明の作用） この発明に係る磁歪式トルク検出器では、磁気異方性部
を設けた被測定軸を被測定軸支持用軸受を介して定盤、
車体、建屋等の支持体に支持させると共に、前記磁気異
方性部の近傍に配設されるコイルはコイル保持用軸受を
介して前記被測定軸に保持させてなる構成を有するもの
であるから。 被測定軸にその軸方向の大きな負荷が加わったときに、
この負荷は前記被測定軸支持用軸受を介して支持体によ
り受けるものとなり、コイルを保持する部分には前記負
荷が加わらないものとなるので、被測定軸とコイルとの
間での軸方向の相対的な位置ずれを生じないものとなり
、位置ずれにょる出力の誤差が解消されて正確なトルク
の検出がなされるようになるという作用がもたらされる
。 （実施例） 第１図はこの発明に係る磁気ひずみ効果を利用したトル
ク検出器の概略構造を示すものであって、この磁歪式ト
ルク検出器１は、定盤、車体。 建屋等の支持体２に被測定軸支持用軸受３ａ。 ３ｂを介して被測定軸４を回転自在に支持させ、この被
測定軸４としては磁気ひずみ効果を有する例えばＦｅ−
１３重量％Ａｎ合金や機械構造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭ
など）を素材としたものを用い、第７図に示したと同様
に、表面に軸方向と±４５度の角度をなし且つ円周方向
に複数の部分らせん状溝５ａ、５ｂを左右において対称
となるように形成してこれらの部分で透磁率の表皮効果
による形状的な磁気異方性部６ａ 、６ｂを設け、前記
支持体２の端部側には軸受ストッパー７ａ。 ７ｂを設けて位置決めとし、さらに前記被測定軸４の段
付部４ａ 、４ｂにコイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂを
設けて、これらのコイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂにコ
イルケーシング１２を固定し、コイルケーシング１２の
端部側には軸受ストッパー１３ａ、１３ｂを設けると共
に、コイルケーシング１２の内周側にはヨーク１４を固
定し、このヨーク１４には、前記被測定軸４に設けた磁
気異方性部６ａ、６ｂの近傍、すなわち、左右の部分ら
せん状溝５ａ、５ｂの各々の中心にコイル１５ａ、１５
ｂの中心を一致させたところに当該コイル１５ａ、１５
ｂを取り付け、前記ヨーク１４およびコイル１５ａ、１
５ｂと被測定軸４との間で間隙１６を設けると共に、支
持体２に設けたブラケット２ａとコイルケーシング１２
に設けたブラケッ）１２ａとの間に引張りばね１８を掛
けて前記コイルケーシング１２．ヨーク１４およびコイ
ル１５ａ、１５ｂを軸方向（第１図右方向〕に付勢させ
ると共にコイルケーシング１２゜ヨーク１４およびコイ
ル１５ａ、１５ｂの回転止めとした構造をなすものであ
る。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器１を用いてト
ルクの検出を行うに際しても前述した第９図に示した回
路に接続してなされる。 このトルクの検出の間において、被測定軸４には、通常
の場合、純粋なトルクだけでなく、軸方向（スラスト方
向）の力、半径方向（ラジアル方向）の力９曲げ応力等
の負荷が加わっていることが多いが、この実施例に示す
トルク検出器１にあっては、これらの負荷は被測定軸支
持用軸受３ａ、３ｂを介して支持体２に伝達され、ヨー
ク１４およびコイル１５ａ、１５ｂには前記負荷がいっ
さい加わらないものとなる。 また、コイル１５ａ、１５ｂはヨーク１４を介してコイ
ルケーシング１２に保持されていると共に引張りばね１
８によって軸方向（第１図右方向）に付勢されたものと
なっているので、被測定軸４に形成した部分らせん状ｙ
ｔ５ａ、５ｂとコイル１５ａ、１５ｂとの間の軸方向に
おける相対位置の変動を著しく小さなものにおさ民るこ
とができる。 さらに、使用条件にもよるが例えば温度の上昇によって
生ずる軸方向の熱膨張をあらかじめ考慮に入れておき、
コイルケーシング１２およびヨーク１４の材質を選定し
て、温度が上昇したときでも部分らせん状溝５ａ、５ｂ
の中心とコイル１５ａ、１５ｂの中心とが一致するよう
になすことにより熱膨張の影響を小さなものとすること
も可能である。 ５Ｓ２図はこの発明に係る磁歪式トルク検出器の他の実
施例を示すもので、この磁歪式トルク検出器１は、被測
定軸４の構付部４Ｃに設けた一つの被測定軸支持用軸受
３を介して前記被測定軸４を支持体２に支持させ、支持
体２に固定したフランジ１９に設けたブラケット２ａ、
２ｂとコイルケーシング１２に設けたブラケット１２ａ
。 １２ｂとの間に引張りばね１８ａ、１８ｂを掛けて前記
コイルケーシング１２．ヨーク１４およびコイル１５ａ
、１５ｂを軸方向に付勢させると共にコイルケーシング
１２．ヨーク１４およびコイル１５ａ、１５ｂの回転止
めとした構造をなすものである。 この実施例によるトルク検出器１では、一つの被測定軸
支持用軸受３で被測定軸４を支持しており、例えば第３
図に示すように、ボール盤等の工作機械において主軸に
加わるトルクを検出する場合に用いることもできる。す
なわち、第３図において、被測定軸４が主軸であり、主
軸（４）の下端にチャック２１およびツール２２が取り
付けられる。このように、工作機械に適用した場合にお
いて、ツール２２の送りの状態に関係なく上軸（４）の
センサ部である磁気異方性部６ａ、６ｂとコイル１５ａ
、１５ｂとの間の軸方向における相対位置が常に一定に
保たれるため、トルク検出の際の出力の変動を小さくお
さえることができるものとなる。 第４図はこの発明に係る磁歪式トルク検出器のさらに他
の実施例を示すもので、この磁歪式トルク検出器１は、
第２図に示した磁歪式トルク検出器１においてコイル保
持用軸受１１ａ、ｌｌｂとしてポールベアリングを用い
ているのに対して、空気道、路１１を備えたエアベアリ
ングを用いた場合を示しており、各エアベアリング（ｌ
ｌａ。 １１ｂ）の空気通路１１にはエアー配管２０が接続しで
あると共に、一方のコイル保持用軸受１１ａに対向させ
て被測定軸４の段付部４ａにエアベアリング用リテーナ
２１を設けた構造をなすものである。 このような第４図に示す構造の磁歪式トルク検出器１に
おいても、被測定軸４に対してその軸方向に大きな負荷
が加わったとしても、この負荷は被測定軸支持用軸受３
を介して支持体２に伝達され、ヨーク１４およびコイル
１５ａ、１５ｂには前記負荷がいっさい加わらないもの
となる。 また、コイル１５ａ、１５ｂはヨーク１４を介してコイ
ルケーシング１２に保持されていると共に引張りばね１
８ａ、１８ｂによって軸方向（第４図右方向）に付勢さ
れたものとなっているので、被測定軸４に形成した部分
らせん状溝５ａ。 ５ｂとコイル１５ａ、１５ｂとの間の軸方向における相
対位置の変動が著しく小さなものとなる。 さらに、コイル保持用軸受１１ａ、ｌｌｂとしてエアベ
アリングを用いているので、ポールベアリングを用いた
場合のようなベアリング部分での発熱をなくすことがで
きると共に、被測定軸４の温度を一定に保つことができ
るようになるという利点も得られる。 第５図は、第１図に示した磁歪式トルク検出器（軸受２
膜化プラス引張りばね張設例）と、第１図に示した磁歪
式トルク検出器１において引張りばね１８を張設しなか
った磁歪式トルク検出器（軸受２段化例）と、第６図に
示した従来の磁歪式トルク検出器（従来例）とを用いて
、被測定軸に加えられるトルクと誤差との関係を調べた
結果を例示するものであって、従来例の場合に比べて出
力誤差がかなり小さくなっていることが認められた。
この発明に係る磁歪式トルク検出器は、ｒｉ１気異気性
方性部けた被測定軸を被測定軸支持用軸受を介して定盤
、車体、建屋等の支持体に支持させると共に、前記磁気
異方性部の近傍に配設されるコイルを前記被測定軸支持
用軸受とは別のコイル保持用軸受を介して前記被測定軸
に保持させてなる構成を有するものであるから、被測定
軸に例えばその軸方向の大きな負荷が加わったときには
、この負荷は被測定軸支持用軸受を介して支持体により
受けるものとなり、コイルを保持する部分には前記負荷
が加わらないものとなるので、被測定軸の磁気異方性部
の中心とコイルの中心六において軸方向の相対的な位置
ずれを生じがたいものとなり、位置ずれによる出力の誤
差が防止できるようになるという著しく優れた効果がも
たらされる。
方性部けた被測定軸を被測定軸支持用軸受を介して定盤
、車体、建屋等の支持体に支持させると共に、前記磁気
異方性部の近傍に配設されるコイルを前記被測定軸支持
用軸受とは別のコイル保持用軸受を介して前記被測定軸
に保持させてなる構成を有するものであるから、被測定
軸に例えばその軸方向の大きな負荷が加わったときには
、この負荷は被測定軸支持用軸受を介して支持体により
受けるものとなり、コイルを保持する部分には前記負荷
が加わらないものとなるので、被測定軸の磁気異方性部
の中心とコイルの中心六において軸方向の相対的な位置
ずれを生じがたいものとなり、位置ずれによる出力の誤
差が防止できるようになるという著しく優れた効果がも
たらされる。
第１図および第２図はこの発明の各実施例による磁歪式
トルク検出器のそれぞれ断面説明図、第３図は第２図に
示した磁歪式トルク検出器を工作機械に適用した場合を
示す断面説明図、第４図はこの発明のさらに他の実施例
による磁歪式トルク検出器の断面説明図、第５図は各磁
歪式トルク検出器のトルク−誤差特性を調べた結果を例
示するグラフ、第６図は従来の磁歪式トルク検出器の断
面説明図、第７図（ａ）（ｂ）は磁歪式トルク検出器に
使用される被測定軸の一例を示す各々部分正面図および
断面図、第８図（ａ）ｂ）は磁歪式トルク検出器に使用
される被測定軸の他の例を示す各々部分正面図および断
面図、第９図は磁歪式トルク検出器に接続される゛ｉＩ
！、Ｉ’回路の・例を小す説明図である。 １・・・磁歪式トルク検出器、２・・・支持体、３゜３
ａ 、３ｂ・・・被測定軸支持用軸受、４・・・被測定
軸、６ａ、６ｂ・・・磁気異方性部、ｌｌａ、ｌｌｂ・
・・コイル保持用軸受、１５ａ、１５ｂ・・・コイジレ
。 第６図 第７図（Ｇ） 第７図（ｂ） 特許出願人 日産自動車株式会社
トルク検出器のそれぞれ断面説明図、第３図は第２図に
示した磁歪式トルク検出器を工作機械に適用した場合を
示す断面説明図、第４図はこの発明のさらに他の実施例
による磁歪式トルク検出器の断面説明図、第５図は各磁
歪式トルク検出器のトルク−誤差特性を調べた結果を例
示するグラフ、第６図は従来の磁歪式トルク検出器の断
面説明図、第７図（ａ）（ｂ）は磁歪式トルク検出器に
使用される被測定軸の一例を示す各々部分正面図および
断面図、第８図（ａ）ｂ）は磁歪式トルク検出器に使用
される被測定軸の他の例を示す各々部分正面図および断
面図、第９図は磁歪式トルク検出器に接続される゛ｉＩ
！、Ｉ’回路の・例を小す説明図である。 １・・・磁歪式トルク検出器、２・・・支持体、３゜３
ａ 、３ｂ・・・被測定軸支持用軸受、４・・・被測定
軸、６ａ、６ｂ・・・磁気異方性部、ｌｌａ、ｌｌｂ・
・・コイル保持用軸受、１５ａ、１５ｂ・・・コイジレ
。 第６図 第７図（Ｇ） 第７図（ｂ） 特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (1)
- （１）少なくとも表面で磁気ひずみ効果を有していると
共に磁気異方性部を設けた被測定軸を被測定軸支持用軸
受を介して支持体に支持させ、前記磁気異方性部の近傍
にコイルを配設して当該コイルにより発生した磁束によ
って前記被測定軸の磁気異方性部を通る磁気回路を形成
させ、前記被測定軸に加えられるねじりトルクによる当
該被測定軸の変形により生ずる磁気ひずみを利用して前
記トルクを検出する磁歪式トルク検出器において、前記
コイルをコイル保持用軸受を介して前記被測定軸に保持
させてなることを特徴とする磁歪式トルク検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102039A JP2733298B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルク検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102039A JP2733298B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルク検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280022A true JPH02280022A (ja) | 1990-11-16 |
| JP2733298B2 JP2733298B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14316631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1102039A Expired - Fee Related JP2733298B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルク検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733298B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007292638A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362736U (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-25 |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP1102039A patent/JP2733298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362736U (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-25 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007292638A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2733298B2 (ja) | 1998-03-30 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |