JPH0310055B2 - - Google Patents

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JPH0310055B2
JPH0310055B2 JP58229855A JP22985583A JPH0310055B2 JP H0310055 B2 JPH0310055 B2 JP H0310055B2 JP 58229855 A JP58229855 A JP 58229855A JP 22985583 A JP22985583 A JP 22985583A JP H0310055 B2 JPH0310055 B2 JP H0310055B2
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JP
Japan
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core
bolt
horizontal holes
coil
magnetic sensor
Prior art date
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Application number
JP58229855A
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English (en)
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JPS60122341A (ja
Inventor
Kenji Sakashita
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shibaura Engineering Works Co Ltd filed Critical Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority to JP22985583A priority Critical patent/JPS60122341A/ja
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Publication of JPH0310055B2 publication Critical patent/JPH0310055B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G01L5/243Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using washers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/127Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、磁性材料に応力が作用すると、その
応力に関連して磁性材料の鉄損が変化することを
利用して、ボルト・ナツトと組立構造物との間に
座金式磁気センサを挿入し、ボルトを締付けるこ
とにより、座金式磁気センサで鉄損を測定し、そ
の測定した鉄損を軸力変換器で軸力に変換して、
ボルトに作用する軸力を測定する磁気軸力計に使
用する座金式磁気センサに関するものである。
[発明の技術的背景] 一般に、ボルト・ナツトで締結された組立構造
物においては、適正なボルトの軸力の管理が必要
である。通常、ボルトの軸力は、トルク法によ
り、ボルト締付時の締付トルクによつて管理され
ている。しかし、このトルク法は、ボルト・ナツ
トのねじ面や、ボルト・ナツトと被締結物の接触
面の摩擦係数のばらつきが大きいため、ボルトの
軸力を所定値に管理することは困難で、ボルトの
軸力に大きなばらつきが生ずるという欠点があつ
た。従つて、最近では、磁性材料の鉄損と、磁性
材料に作用する引張応力及び圧縮応力の間には、
第1図に示す様な密接な関係があることを利用し
て、磁性材料で作られたボルトの鉄損を測定し
て、その測定された鉄損から前記ボルトに作用し
ている軸力を測定する磁気的方法が用いられてい
る。
第1図は、横軸に引張応力及び圧縮応力を、縦
軸に鉄損を取り、磁性材料に作用する応力と鉄損
の関係を示したものである。第1図から明らかな
ように、磁性材料に圧縮応力が作用する時は、圧
縮応力と鉄損はほぼ直線関係にあるので、この関
係を利用して、鉄損を測定すれば、高い精度で磁
性材料に作用している圧縮応力を求めることがで
きる。
一般に、組立構造物をボルトで締付けると、ボ
ルトの軸部には長手方向に引張り応力が作用し、
その半径方向にはポアソン比に従つた圧縮応力が
作用する。また、ボルトの頭部表層部には、その
ボルトの軸力に対応する圧縮応力が円周方向と半
径方向に発生する。従つて、ボルトの頭部上面の
中心部の鉄損を測定して、その圧縮応力を求めれ
ば、ボルトに作用する軸力を求めることができ
る。
通常、上述の関係を用いて、磁性材料で作られ
たボルトの鉄損を測定するには、第2図に示すよ
うに、組立構造物1,1′を締結しているボルト
2及びナツト3の内、ボルト2の頭部上面に磁気
センサ4を当接させて鉄損を測定し、その測定し
た鉄損を軸力変換器(図示せず)に入力し、鉄損
を軸力に変換して、ボルト2の軸力を測定する。
磁気センサ4は、断面略コの字形の鉄心5に一次
コイル(励磁コイル)6及び二次コイル(出力二
次電圧コイル)7を巻いて構成され、一次コイル
6の口出線8を外部電源(図示せず)に、二次コ
イル8の口出線9を制御装置(図示せず)に接続
し、一次コイル6を交流励磁すると、鉄心5から
の磁束はボルト2の頭部表層部を矢印の方向に流
れ、再び鉄心5に戻る閉磁路を形成する。この場
合、二次コイル7に誘起される出力二次電圧を、
予め設定された設定電圧に等しくなるように、一
次コイル6の励磁電流を制御し、ボルト2の頭部
表層部を流れる磁束を一定になるようにして、一
次コイル6の励磁電流と、二次コイル7の出力二
次電圧を鉄損測定器(図示せず)に入力すれば、
ボルト2の頭部上面の中心部の鉄損を測定するこ
とができる。ボルトに軸力が作用している時の鉄
損をWi、ボルトに軸力が作用していないときの
鉄損をWoとすると、このときの鉄損変化量(Wi
−Wo)は、第1図の関係から、ボルト2の頭部
に作用する圧縮応力即ちボルトの軸力にほぼ比例
するため、(Wi−Wo)に比例定数αを乗じた次
式から、ボルト2の軸力を求めることができる。
ボルトの軸力=α(Wi−Wo) ……(1) ここに、比例定数αは磁束量、ボルトの太さ、
材質、磁気センサの種類等により決まるものであ
り、同一ロツトのボルト内においては、略同一と
見なせる。
[背景技術の問題点] ところで、上記の様にボルトの頭部上面に磁気
センサを当接させて鉄損を測定する場合、ボルト
の頭部上面に浮出し文字や仕上げの荒い凹凸があ
ると、磁気センサをボルト頭部上面に当接させた
場合に、両者の接触部に空隙を生じ、この空隙が
鉄損の測定精度に大きな影響を及ぼし、ボルトの
軸力を正確に測定できないという欠点があつた。
また、従来の磁気センサは、鉄心が2部材から
構成され、鉄心そのものにもギヤツプが存在し、
そのギヤツプがセンサに加わる荷重によつて変化
するのにともない、検出する鉄損そのものも変化
するため、荷重に対して鉄損が正確な比例関係と
ならず、精度の高い軸力測定が不可能な欠点もあ
つた。
[発明の目的] 本発明は、上記の如き従来の磁気センサの問題
点を解決するためになされたもので、ボルト頭部
上面の浮出し文字等に関係なく鉄損を測定でき、
また締め付け時に加わる荷重の変化にも影響な
く、正確な軸力の測定を可能とした磁気軸力計に
使用する座金式磁気センサを提供することにあ
る。
[発明の概要] 本発明の座金式磁気センサは、中央部にボルト
の挿入孔を持つ一部材から成るリング状鉄心の側
面に、鉄心内部を貫通する横孔を設け、この横孔
内に一次コイル及び二次のコイルを、鉄心の円周
方向に沿つて巻装したものである。
[発明の実施例] 本発明の座金式磁気センサの一実施例を、第3
図以下の図面に従つて具体的に説明する。
第3図及び第4図は、本発明の第1実施例を示
すものである。この第1実施例において、鉄心2
0は、中央にボルト挿入用の開口部21を持ち、
上下表面を平滑に仕上げたリング状の部材で、こ
のリング状鉄心20の外側面から中央の開口部2
1にかけて、鉄心20を貫通する複数本の横孔2
2が放射状に設けられている。一次コイル23と
二次コイル24とは、この放射状の横孔22内に
巻装されている。即ち、各コイル23,24の一
端を鉄心20の外側面から横孔22a内に挿入
し、コイル先端をリング状鉄心20の中央開口部
21内に引出した後、このコイル先端を隣接する
横孔22bから鉄心20の外側面に引出した後、
隣接する横孔22cから再び鉄心中央に挿入する
という作業を繰返すことで、鉄心20に一次コイ
ル23と二次コイル24とが巻装される。
なお、各コイル23,24の巻回数は、座金式
磁気センサの大小により鉄心20に対して数ター
ンから数十ターン巻回され、各コイルの端部は、
口出線として鉄心20の外側面に引出されてい
る。また、鉄心20の外側面及び開口部21の内
周面には、この部分に露出する各コイル23,2
4の位置に合せて溝25を形成し、この溝25内
に各コイルを這わせることで、各コイルが鉄心の
側面から大きく突出し、ボルトに接触することが
ない様にすることも可能である。
この様な構成の本実施例の座金式磁気センサに
おいては、鉄心20は一部材から構成され、ボル
ト、ナツトまたは組立構造物と接触する部分に凹
凸が全くないので、従来鉄損の測定に当つて誤差
の原因となつていたボルト頭部上面の浮出し文字
等によるギヤツプの問題が解消され、その結果、
この座金式磁気センサによつて測定される鉄損値
の測定精度は向上しボルトの軸力を正確に測定で
きる。
次に、第5図及び第6図に示す本発明の第2実
施例について説明する。
この第2実施例は、中央にボルト挿入用の開口
部21を持つリング状鉄心20に、その外側面か
ら外側面にかけて貫通する6本の直線状横孔22
を、各横孔の開口部26が六角形の頂点となるよ
うに位置をずらして設けたものである。一次コイ
ル23と二次コイル24とは、初めの横孔22a
の開口部26aから鉄心20内に挿入され、隣接
する横孔の開口部26bから一旦鉄心20外部に
引出された後、再びその開口部26bから横孔2
2b内に挿入される。以下この作業を繰返すこと
により、鉄心20内部に穿孔された六角形の横孔
22に沿つて、一次コイル23と二次コイル24
とが巻装されている。
この様な構成の第2実施例においては、前記の
実施例と同様に鉄心20が一部材で上下表面が平
滑に仕上げられているので、ボルト頭部上面の浮
出し文字等に関係なく、ボルトの軸力測定を高精
度で行える利点がある。しかも、横孔22がリン
グ状鉄心20の外側面から外側面にかけて直線状
に設けられているので、前記の実施例の様に蛇行
状にコイルを巻装するものに比較すると、横孔2
2内に対するコイルの挿入作業が容易に実施でき
る利点がある。なお、この第2実施例において、
鉄心内に貫通させる横孔の数は6本に限るもので
はなく、全体として多角形状に配置されれば、こ
れより少なくても多くても良い。
なお、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、例えば第7図の様に、複数の横孔が鉄心
に対し全体として放射状に配置され、且つこの横
孔内に、各コイルが鉄心の円周方向に沿つて配置
された複数のリング状に巻装されている様なもの
も含むものである。
[発明の効果] 以上の通り、本発明の座金式磁気センサによれ
ば、ボルト頭部上面に浮出し文字や仕上げの荒い
凹凸があつてもこれに関係なく鉄損を測定でき、
磁気軸力計のボルトの軸力の測定精度を向上させ
ることができる。また、鉄心全体が一部材から構
成され内部にギヤツプを有しないので、従来のセ
ンサのようにギヤツプが測定に悪影響を与えるこ
ともなく、精度な高い軸力測定を実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は磁性材料の応力と鉄損の関係を表わす
特性曲線図、第2図は従来の磁気センサをボルト
頭部上面中心部に当接させて鉄損を測定する方法
を説明する断面図、第3図は本発明の座金式磁気
センサの第1実施例を示す横断面図、第4図は第
3図A−A線の断面図、第5図は本発明の座金式
磁気センサの第2実施例を示す横断面図、第6図
は第5図B−B線の断面図、第7図は本発明の座
金式磁気センサの第3実施例を示す横断面図であ
る。 1,1′……組立構造物、2……ボルト、3…
…ナツト、4……磁気センサ、5……鉄心、6…
…一次コイル、7……二次コイル、8,9……口
出線、20……鉄心、21……開口部、22……
横孔、23……一次コイル、24……二次コイ
ル、25……溝、26……開口部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 中央にボルト挿入用の開口部を持つ一部材か
    ら成るリング状鉄心の側面に、鉄心内部を貫通す
    る複数本の横孔を設け、この横孔内に一次コイル
    及び二次コイルを鉄心の上下表面に露出すること
    のない様に、リング状鉄心の円周方向に沿つて巻
    装したことを特徴とする座金式磁気センサ。 2 鉄心の側面に設けられた複数本の横孔が、
    夫々鉄心の外側面と中央の開口部とを貫通するも
    ので、これらの横孔が鉄心に対し全体として放射
    状に配置され、且つこの横孔内に各コイルが蛇行
    状に巻装されている特許請求の範囲第1項記載の
    座金式磁気センサ。 3 鉄心の側面に設けられた複数本の横孔が、
    夫々鉄心の外側面と中央の開口部とを貫通するも
    ので、これらの横孔が鉄心に対し全体として放射
    状に配置され、且つこの横孔内に各コイルが鉄心
    の円周方向に沿つて配置された複数のリング状に
    巻装されている特許請求の範囲第1項記載の座金
    式磁気センサ。 4 鉄心の側面に設けられた複数本の横孔が、
    夫々鉄心の外側面と外側面とを貫通する直線状の
    もので、これらの横孔が鉄心に対して多角形状に
    隣接して設けられている特許請求の範囲第1項記
    載の座金式磁気センサ。
JP22985583A 1983-12-07 1983-12-07 座金式磁気センサ Granted JPS60122341A (ja)

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JPS60122341A JPS60122341A (ja) 1985-06-29
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CN104034463B (zh) * 2014-06-04 2016-03-23 嘉兴学院 一种高线性度分段激磁式扭矩传感器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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