JPH05203508A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPH05203508A JPH05203508A JP3694992A JP3694992A JPH05203508A JP H05203508 A JPH05203508 A JP H05203508A JP 3694992 A JP3694992 A JP 3694992A JP 3694992 A JP3694992 A JP 3694992A JP H05203508 A JPH05203508 A JP H05203508A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易・小型で、測定対象の材質や構造にとら
われることなくトルクの測定が可能で、分解能の高いト
ルク検出装置を提供すること。 【構成】 被測定物１の側面に帯状の第１，第２の薄膜
２ａ，２ｂを巻き付けると共にその全面を接着固定して
いる。これら両薄膜は、同一特性でかつ同一寸法・形状
のものを用いているが、被測定物に巻き付ける際に、一
軸磁気異方性の方向がそれぞれ＋４５度，−４５度にな
るように設定している。各薄膜の外周囲には、被測定物
と同心円状に巻回された第１，第２の磁気コイル３ａ，
３ｂを配置する。両磁気コイルにそれぞれインダクタン
ス測定装置４ａ，４ｂを接続し、そのインダクタンス測
定装置の出力を差動検出回路６に入力させ、その差動検
出回路の出力をトルク換算装置５に入力させ、検出回路
で得られた両コイルのインダクタンスの差に基づきトル
クを求めるようになっている。
われることなくトルクの測定が可能で、分解能の高いト
ルク検出装置を提供すること。 【構成】 被測定物１の側面に帯状の第１，第２の薄膜
２ａ，２ｂを巻き付けると共にその全面を接着固定して
いる。これら両薄膜は、同一特性でかつ同一寸法・形状
のものを用いているが、被測定物に巻き付ける際に、一
軸磁気異方性の方向がそれぞれ＋４５度，−４５度にな
るように設定している。各薄膜の外周囲には、被測定物
と同心円状に巻回された第１，第２の磁気コイル３ａ，
３ｂを配置する。両磁気コイルにそれぞれインダクタン
ス測定装置４ａ，４ｂを接続し、そのインダクタンス測
定装置の出力を差動検出回路６に入力させ、その差動検
出回路の出力をトルク換算装置５に入力させ、検出回路
で得られた両コイルのインダクタンスの差に基づきトル
クを求めるようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トルク検出装置に関す
るもので、より具体的には、磁歪式のトルク検出装置に
関する。
るもので、より具体的には、磁歪式のトルク検出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】磁歪式のトルク検出装置は、磁気歪現象
のひとつである強磁性体に機械的な歪を与えた時に透磁
率が変化する現象を利用したもので、トルク検出用の軸
体を鉄などの強磁性体で形成し、その軸体の側面にブリ
ッジを構成する２つのＵ字形コイルを交差状に配置した
構成としている。そして、その軸体にトルクが加わる
と、捻られて軸の中心線に対して±４５度の方向に引張
応力と圧縮応力とが生じ、これにより軸体の透磁率が変
化する。この透磁率の変化を、上記２つのＵ字形コイル
の一方に交流電流を流して励磁するとともに、他方のコ
イルから信号を取り出すようことにより測定し、その測
定結果に基づいてトルクを求めるようになっている。
のひとつである強磁性体に機械的な歪を与えた時に透磁
率が変化する現象を利用したもので、トルク検出用の軸
体を鉄などの強磁性体で形成し、その軸体の側面にブリ
ッジを構成する２つのＵ字形コイルを交差状に配置した
構成としている。そして、その軸体にトルクが加わる
と、捻られて軸の中心線に対して±４５度の方向に引張
応力と圧縮応力とが生じ、これにより軸体の透磁率が変
化する。この透磁率の変化を、上記２つのＵ字形コイル
の一方に交流電流を流して励磁するとともに、他方のコ
イルから信号を取り出すようことにより測定し、その測
定結果に基づいてトルクを求めるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のトルク
検出装置は、検出用の軸体を構成する材質が特定される
とともに、係る軸体とコイル等とが所定の位置関係に予
め配置されているため、実際にトルクを測定する場合に
は、測定対象物に係る軸体を取り付けなければならず、
その取り付け作業が煩雑であり、その検出部位並びに装
置全体が大型化してしまうばかりでなく、対象物によっ
ては取り付けることができないことが多々あり、利用分
野が限定されてしまう。
検出装置は、検出用の軸体を構成する材質が特定される
とともに、係る軸体とコイル等とが所定の位置関係に予
め配置されているため、実際にトルクを測定する場合に
は、測定対象物に係る軸体を取り付けなければならず、
その取り付け作業が煩雑であり、その検出部位並びに装
置全体が大型化してしまうばかりでなく、対象物によっ
ては取り付けることができないことが多々あり、利用分
野が限定されてしまう。
【０００４】すなわち、例えば（旋盤）ドリル等の工具
は、作業中にドリル等の歯が欠けると加工物から受ける
掘削（研削）抵抗が大きくなり、ドリル（或いはそれを
保持するシャフト）が受けるトルクが大きく変動する。
したがって、係るトルクの変動を検出することができれ
ば、簡単かつ正確に工具の欠損を検知することができる
が、上記した従来の磁歪式のトルク検出装置では、連続
回転するシャフトに係る検出用の軸体を取り付けること
ができないためトルクの変動を検出することができな
い。
は、作業中にドリル等の歯が欠けると加工物から受ける
掘削（研削）抵抗が大きくなり、ドリル（或いはそれを
保持するシャフト）が受けるトルクが大きく変動する。
したがって、係るトルクの変動を検出することができれ
ば、簡単かつ正確に工具の欠損を検知することができる
が、上記した従来の磁歪式のトルク検出装置では、連続
回転するシャフトに係る検出用の軸体を取り付けること
ができないためトルクの変動を検出することができな
い。
【０００５】したがって、従来は欠損時に発生する音を
検知したり、工具と加工対象物間に誘導電流のループを
作り、欠損時にそのループが遮断されることを利用して
検知したりするようにしていたが、前者の場合には周囲
騒音による誤動作を生じ、また、後者の場合には工具或
いは加工対象物が絶縁体の場合には利用できない。さら
に、その他種々の方式が採られているが、いずれも微小
トルクの変化の検出が困難で分解能が低かった。
検知したり、工具と加工対象物間に誘導電流のループを
作り、欠損時にそのループが遮断されることを利用して
検知したりするようにしていたが、前者の場合には周囲
騒音による誤動作を生じ、また、後者の場合には工具或
いは加工対象物が絶縁体の場合には利用できない。さら
に、その他種々の方式が採られているが、いずれも微小
トルクの変化の検出が困難で分解能が低かった。
【０００６】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、簡易・小型で、測定
対象の材質や構造にとらわれることなくトルクの測定が
可能で、分解能の高いトルク検出装置を提供することに
ある。
もので、その目的とするところは、簡易・小型で、測定
対象の材質や構造にとらわれることなくトルクの測定が
可能で、分解能の高いトルク検出装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るトルク検出装置では、被測定物の
表面に固着され、トルクによって透磁率の変化する薄膜
と、その薄膜の近傍に配置された磁気コイルと、その磁
気コイルに接続されインダクタンスを測定するインダク
タンス測定手段と、そのインダクタンス測定手段の出力
値に基づいて前記被測定物にかかるトルクまたはその変
化を求めるトルク換算手段とから構成した。
ために、本発明に係るトルク検出装置では、被測定物の
表面に固着され、トルクによって透磁率の変化する薄膜
と、その薄膜の近傍に配置された磁気コイルと、その磁
気コイルに接続されインダクタンスを測定するインダク
タンス測定手段と、そのインダクタンス測定手段の出力
値に基づいて前記被測定物にかかるトルクまたはその変
化を求めるトルク換算手段とから構成した。
【０００８】また好ましくは、被測定物の表面に固着さ
れ、トルクによって透磁率の変化する第１の薄膜と、そ
の第１の薄膜の近傍に配置された第１の磁気コイルと、
前記被測定物の表面であって前記第１の薄膜の近傍に固
着され、トルクによって透磁率が変化し、かつ同一トル
クが与えられた際のその透磁率の変化が前記第１の薄膜
のそれと異なる第２の薄膜と、前記第２の薄膜の近傍に
配置された第２の磁気コイルと、前記第１の磁気コイル
のインダクタンス或いはその変化量と前記第２の磁気コ
イルのインダクタンス或いはその変化量の差を検出する
差動検出手段と、その差動検出手段から出力される検出
値から前記被測定物にかかるトルクまたはその変化を求
めるトルク換算手段ととから構成することで、さらに好
ましくは、前記各薄膜をアモルファス薄膜で構成するこ
とである。
れ、トルクによって透磁率の変化する第１の薄膜と、そ
の第１の薄膜の近傍に配置された第１の磁気コイルと、
前記被測定物の表面であって前記第１の薄膜の近傍に固
着され、トルクによって透磁率が変化し、かつ同一トル
クが与えられた際のその透磁率の変化が前記第１の薄膜
のそれと異なる第２の薄膜と、前記第２の薄膜の近傍に
配置された第２の磁気コイルと、前記第１の磁気コイル
のインダクタンス或いはその変化量と前記第２の磁気コ
イルのインダクタンス或いはその変化量の差を検出する
差動検出手段と、その差動検出手段から出力される検出
値から前記被測定物にかかるトルクまたはその変化を求
めるトルク換算手段ととから構成することで、さらに好
ましくは、前記各薄膜をアモルファス薄膜で構成するこ
とである。
【０００９】
【作用】被測定物にトルクが加わり捻られると、それに
ともない被測定物に固着された薄膜も伸縮し、透磁率が
変化する。そして、その透磁率の変化量は、伸縮量すな
わちトルクの大きさに対応する。一方、薄膜の透磁率が
変化すると、その薄膜がコアの作用をしている磁気コイ
ルのインダクタンスも変化する。したがって、インダク
タンスの変化量を検出することによりトルクの変化量も
わかる。また、予めインダクタンスとトルクとの関係を
調べておくことにより、インダクタンスを測定すること
によりトルクを検出することができる。
ともない被測定物に固着された薄膜も伸縮し、透磁率が
変化する。そして、その透磁率の変化量は、伸縮量すな
わちトルクの大きさに対応する。一方、薄膜の透磁率が
変化すると、その薄膜がコアの作用をしている磁気コイ
ルのインダクタンスも変化する。したがって、インダク
タンスの変化量を検出することによりトルクの変化量も
わかる。また、予めインダクタンスとトルクとの関係を
調べておくことにより、インダクタンスを測定すること
によりトルクを検出することができる。
【００１０】また、薄膜と磁気コイルを２組用いると、
被測定物にトルクが加わった時の第１，第２の薄膜の透
磁率の変化量が異なるため、両磁気コイルのインダクタ
ンス（の変化量）の差を求めることにより、トルクの大
きさはもちろんその捻り方向も容易にわかる。
被測定物にトルクが加わった時の第１，第２の薄膜の透
磁率の変化量が異なるため、両磁気コイルのインダクタ
ンス（の変化量）の差を求めることにより、トルクの大
きさはもちろんその捻り方向も容易にわかる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係るトルク検出装置の好適な
実施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は、本発
明に係るトルク検出装置の第１実施例を示している。同
図に示すように、まず、細長円柱状の被測定物１の側面
に帯状の薄膜２を接着固定する。この薄膜２は、一軸磁
気異方性をもつ例えばＦｅ基の（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ）−
Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金等を用いた高磁歪アモルフ
ァス薄膜から構成されている。そして、帯状の薄膜２
は、一軸磁気異方性の方向が図中矢印に示すように被測
定物１の軸方向に対して所定角度（本例では＋４５度ま
たは−４５度）に傾けた状態になるように被測定部１の
側面周方向に沿って巻き付けられる。そして、薄膜２が
異方性の方向に伸縮すると、その伸縮の度合いに応じて
透磁率が変化するようになっている。さらに、上記薄膜
２の被測定物１への接着は、被測定物１に生じた捻りを
損失なく（少なく）薄膜２に伝わるようにするために、
好ましくは薄膜２の全面を完全に密着状態に行うことで
ある。これにより、被測定物１にトルクが加わり捻られ
ると、その捻りが薄膜２に精度よく伝わり、微小な変化
にも対応することができ精密なトルクの測定が可能とな
る。なお、被測定物１としては、その材質，構造，形状
等は特に限定されず、いかなるものでも良い。
実施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は、本発
明に係るトルク検出装置の第１実施例を示している。同
図に示すように、まず、細長円柱状の被測定物１の側面
に帯状の薄膜２を接着固定する。この薄膜２は、一軸磁
気異方性をもつ例えばＦｅ基の（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ）−
Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金等を用いた高磁歪アモルフ
ァス薄膜から構成されている。そして、帯状の薄膜２
は、一軸磁気異方性の方向が図中矢印に示すように被測
定物１の軸方向に対して所定角度（本例では＋４５度ま
たは−４５度）に傾けた状態になるように被測定部１の
側面周方向に沿って巻き付けられる。そして、薄膜２が
異方性の方向に伸縮すると、その伸縮の度合いに応じて
透磁率が変化するようになっている。さらに、上記薄膜
２の被測定物１への接着は、被測定物１に生じた捻りを
損失なく（少なく）薄膜２に伝わるようにするために、
好ましくは薄膜２の全面を完全に密着状態に行うことで
ある。これにより、被測定物１にトルクが加わり捻られ
ると、その捻りが薄膜２に精度よく伝わり、微小な変化
にも対応することができ精密なトルクの測定が可能とな
る。なお、被測定物１としては、その材質，構造，形状
等は特に限定されず、いかなるものでも良い。
【００１２】一方、薄膜２の外周囲近傍には、所定間隔
をおいて被測定物１と同心円状に巻回された磁気コイル
３を配置している。これにより、磁気コイル３は、薄膜
２からなるコアを備えたインダクタ素子を構成すること
になる。そして、被測定物１に加えられるトルクに対す
るインダクタンスの変化は、同図（Ｂ）に示すように略
線形性をもっている。
をおいて被測定物１と同心円状に巻回された磁気コイル
３を配置している。これにより、磁気コイル３は、薄膜
２からなるコアを備えたインダクタ素子を構成すること
になる。そして、被測定物１に加えられるトルクに対す
るインダクタンスの変化は、同図（Ｂ）に示すように略
線形性をもっている。
【００１３】また、上記磁気コイル３には、そのインダ
クタンスを測定手段するインダクタンス測定装置４が接
続されている。このインダクタンス測定装置４は、磁気
コイル３のインダクタンス自身を直接測定するものでも
よいが、例えばインピーダンス等として間接的にインダ
クタンス（或いはその変化量）を測定するようにしたも
のでもよい。また、上記した磁気コイル３の周囲に対と
なるコイルを設け、上記した従来例のように一方のコイ
ルに励磁電流を流し、他方のコイルでそれを受けるよう
にするようにしても良い。
クタンスを測定手段するインダクタンス測定装置４が接
続されている。このインダクタンス測定装置４は、磁気
コイル３のインダクタンス自身を直接測定するものでも
よいが、例えばインピーダンス等として間接的にインダ
クタンス（或いはその変化量）を測定するようにしたも
のでもよい。また、上記した磁気コイル３の周囲に対と
なるコイルを設け、上記した従来例のように一方のコイ
ルに励磁電流を流し、他方のコイルでそれを受けるよう
にするようにしても良い。
【００１４】さらに、上記インダクタンス測定装置４の
出力は、トルク換算装置５に入力されるようになってい
る。このトルク換算装置５は、インダクタンス測定装置
４の出力値に基づいて前記被測定物１に加わるトルク或
いはその変化量を求めるようになっている。すなわち、
図１（Ｂ）に示すトルクとインダクタンスの相関関係を
予め記憶させておき、その対応関係に基づいて入力され
たインダクタンスから被測定物１に加えられたトルクを
求めるのである。
出力は、トルク換算装置５に入力されるようになってい
る。このトルク換算装置５は、インダクタンス測定装置
４の出力値に基づいて前記被測定物１に加わるトルク或
いはその変化量を求めるようになっている。すなわち、
図１（Ｂ）に示すトルクとインダクタンスの相関関係を
予め記憶させておき、その対応関係に基づいて入力され
たインダクタンスから被測定物１に加えられたトルクを
求めるのである。
【００１５】また、トルクの変化量を求める場合には、
上記のごとくして一旦トルクを求めた後その変化量を求
めるようにしても良いが、本例の場合には、図１（Ｂ）
に示すようにトルク−インダクタンス特性が略線形性を
有しているため、インダクタンスの変化量とトルクの変
化量は比例関係にあるため、入力側に微分回路等を設け
インダクタンス測定装置４の出力を微分回路を通過させ
ることによりインダクタンスの変化分を求め、それに基
づいてトルクの変化量を求めるように構成しても良い。
上記のごとくして一旦トルクを求めた後その変化量を求
めるようにしても良いが、本例の場合には、図１（Ｂ）
に示すようにトルク−インダクタンス特性が略線形性を
有しているため、インダクタンスの変化量とトルクの変
化量は比例関係にあるため、入力側に微分回路等を設け
インダクタンス測定装置４の出力を微分回路を通過させ
ることによりインダクタンスの変化分を求め、それに基
づいてトルクの変化量を求めるように構成しても良い。
【００１６】さらにトルクの変化の有無（具体的な量は
不問）のみ検知できれば良い場合には、トルク換算装置
５は、上記した微分回路から構成し、その出力を見るよ
うにすれば良い。さらに、変化量が所定値以上となるこ
とを検知するには、係る微分回路の出力をコンパレータ
の一方の入力端子に接続し、他方の入力端子に入力され
た基準値と比較する等、必要とするトルクデータの種類
に応じて種々の変更実施が可能である。
不問）のみ検知できれば良い場合には、トルク換算装置
５は、上記した微分回路から構成し、その出力を見るよ
うにすれば良い。さらに、変化量が所定値以上となるこ
とを検知するには、係る微分回路の出力をコンパレータ
の一方の入力端子に接続し、他方の入力端子に入力され
た基準値と比較する等、必要とするトルクデータの種類
に応じて種々の変更実施が可能である。
【００１７】図２は、本発明に係るトルク検出装置の第
２実施例を示している。同図に示すように、本例では上
記した第１実施例と相違して、２組の薄膜と磁気コイル
を用いて構成されている。すなわち、被測定物１の側面
に帯状の第１，第２の薄膜２ａ，２ｂを巻き付けると共
にその全面を接着固定している。これら両薄膜２ａ，２
ｂは、同一特性でかつ同一寸法・形状のものを用いてい
るが、被測定物１に巻き付ける際に、一軸磁気異方性の
向きがそれぞれ＋θ，−θとなるようにし、本例ではそ
れぞれ＋４５度，−４５度に設定している。そしてこれ
は同一材料から形成された帯状の薄膜を用い、それを被
測定物に巻き付ける際にその巻き付け方向を逆にするこ
とにより容易に達成できる。
２実施例を示している。同図に示すように、本例では上
記した第１実施例と相違して、２組の薄膜と磁気コイル
を用いて構成されている。すなわち、被測定物１の側面
に帯状の第１，第２の薄膜２ａ，２ｂを巻き付けると共
にその全面を接着固定している。これら両薄膜２ａ，２
ｂは、同一特性でかつ同一寸法・形状のものを用いてい
るが、被測定物１に巻き付ける際に、一軸磁気異方性の
向きがそれぞれ＋θ，−θとなるようにし、本例ではそ
れぞれ＋４５度，−４５度に設定している。そしてこれ
は同一材料から形成された帯状の薄膜を用い、それを被
測定物に巻き付ける際にその巻き付け方向を逆にするこ
とにより容易に達成できる。
【００１８】そして、それら各薄膜２ａ，２ｂの外周囲
には、上記第１実施例と同様にそれぞれ第１，第２の磁
気コイル３ａ，３ｂを配置している。これにより、被測
定物１にトルクが加わると、両薄膜２ａ，２ｂの一軸磁
気異方性の方向が異なることから、インダクタンスの変
化は同図（Ｂ）に示すように逆特性となる。そして、本
例では、一軸磁気異方性の方向を替える以外は薄膜２
ａ，２ｂ並びに磁気コイル３ａ，３ｂの特性を同一のも
のを用いたため、トルクが零のときのインダクタンスは
同一となるようになっているが、本発明では必ずしもト
ルクが零のときに一致させる必要はない。また、各薄膜
の一軸磁気異方性の方向は必ずしも±θに配置させる必
要はなく、例えばトルク−インダクタンス特性が共に同
一（例えば正）の傾きを持つものであっても、その傾き
が異なるものであれば良い。要は、トルクの変動により
両インダクタンスの差が変化すれば良いのである。
には、上記第１実施例と同様にそれぞれ第１，第２の磁
気コイル３ａ，３ｂを配置している。これにより、被測
定物１にトルクが加わると、両薄膜２ａ，２ｂの一軸磁
気異方性の方向が異なることから、インダクタンスの変
化は同図（Ｂ）に示すように逆特性となる。そして、本
例では、一軸磁気異方性の方向を替える以外は薄膜２
ａ，２ｂ並びに磁気コイル３ａ，３ｂの特性を同一のも
のを用いたため、トルクが零のときのインダクタンスは
同一となるようになっているが、本発明では必ずしもト
ルクが零のときに一致させる必要はない。また、各薄膜
の一軸磁気異方性の方向は必ずしも±θに配置させる必
要はなく、例えばトルク−インダクタンス特性が共に同
一（例えば正）の傾きを持つものであっても、その傾き
が異なるものであれば良い。要は、トルクの変動により
両インダクタンスの差が変化すれば良いのである。
【００１９】さらに、本例では、上記両磁気コイル３
ａ，３ｂにそれぞれインダクタンス測定装置４ａ，４ｂ
を接続し、そのインダクタンス測定装置４ａ，４ｂの出
力を差動検出回路６に入力させるようになっている。こ
のとき、後の処理の容易性からインダクタンスを電圧に
変換した後、差動検出回路６に入力させるようにしてい
る（なお、本明細書中の他の記載においては特に説明し
ないが、必要に応じてこのように電圧等に変換すること
は妨げない）。
ａ，３ｂにそれぞれインダクタンス測定装置４ａ，４ｂ
を接続し、そのインダクタンス測定装置４ａ，４ｂの出
力を差動検出回路６に入力させるようになっている。こ
のとき、後の処理の容易性からインダクタンスを電圧に
変換した後、差動検出回路６に入力させるようにしてい
る（なお、本明細書中の他の記載においては特に説明し
ないが、必要に応じてこのように電圧等に変換すること
は妨げない）。
【００２０】そして、上述したごとくトルクが零のとき
のインダクタンスは等しいため、同図（Ｃ）に示すよう
に、差動検出回路６の出力は、トルク零のときに零とな
り、正の傾きを持つ略比例関数となる。従って、差動検
出回路６の出力値を見ることにより、その大きさから被
測定物に加えられたトルクの大きさを検出することがで
きると共に、正／負を見ることによりそのトルクの加え
られた方向も容易に検知することができる。よって、本
例でも差動検出回路６の出力をトルク換算装置５に入力
されるように構成し、インダクタンスの差からトルク或
いはその変化（量）を求めるようにしている。
のインダクタンスは等しいため、同図（Ｃ）に示すよう
に、差動検出回路６の出力は、トルク零のときに零とな
り、正の傾きを持つ略比例関数となる。従って、差動検
出回路６の出力値を見ることにより、その大きさから被
測定物に加えられたトルクの大きさを検出することがで
きると共に、正／負を見ることによりそのトルクの加え
られた方向も容易に検知することができる。よって、本
例でも差動検出回路６の出力をトルク換算装置５に入力
されるように構成し、インダクタンスの差からトルク或
いはその変化（量）を求めるようにしている。
【００２１】このように本例では差動式にインダクタン
ス（トルク）を測定するようにしたため、例えば被測定
物１やその他の測定・検出系（薄膜以外）等が有する透
磁率による磁気コイル３のインダクタンスへの影響や、
被測定物１が強磁性体等の材質からなる場合にその被測
定物１事態から生じる磁歪によるインダクタンスの変化
量への影響等が相殺されるため、被測定物１への薄膜２
ａ，２ｂの装着後の補正・校正作業が軽減する。なお、
その他の構成並びに作用は、上記した第１実施例（変形
例も含む）と同一であるため省略する。
ス（トルク）を測定するようにしたため、例えば被測定
物１やその他の測定・検出系（薄膜以外）等が有する透
磁率による磁気コイル３のインダクタンスへの影響や、
被測定物１が強磁性体等の材質からなる場合にその被測
定物１事態から生じる磁歪によるインダクタンスの変化
量への影響等が相殺されるため、被測定物１への薄膜２
ａ，２ｂの装着後の補正・校正作業が軽減する。なお、
その他の構成並びに作用は、上記した第１実施例（変形
例も含む）と同一であるため省略する。
【００２２】図３は、本発明の第２実施例に係るトルク
検出装置を、ドリルの欠損の検知装置に適用した例を示
している。まず、適用される工作機械の構成について説
明すると、同図に示すように、モータ本体１０のシャフ
ト１１の先端にドリル１２が着脱可能に装着されてい
る。そして、それら各部品１０〜１２は、従来から用い
られているものをそのまま用いている。ここで本例で
は、シャフト１１の側面に上下に所定距離をおいて第
１，第２の薄膜２ａ，２ｂを接着すると共に、トルク検
出装置の他の構成部品（第２実施例と同一符号を付す）
を所定位置に配置する。但し、本例では具体的なトルク
の値や変化量を知る必要がないので、トルク換算装置５
は変形例で示した微分回路５ａと、コンパレータ５ｂと
から構成している。そして、トルクが急激に変動した場
合に警報信号を発すべく、トルク換算装置５の出力を警
報装置１３に入力している。この警報装置１３は、トル
クの変化量が所定の値を越えた場合に動作するもので、
例えば、ブザー，サイレン，警報灯等並びにそれらを駆
動する回路等を備えている。
検出装置を、ドリルの欠損の検知装置に適用した例を示
している。まず、適用される工作機械の構成について説
明すると、同図に示すように、モータ本体１０のシャフ
ト１１の先端にドリル１２が着脱可能に装着されてい
る。そして、それら各部品１０〜１２は、従来から用い
られているものをそのまま用いている。ここで本例で
は、シャフト１１の側面に上下に所定距離をおいて第
１，第２の薄膜２ａ，２ｂを接着すると共に、トルク検
出装置の他の構成部品（第２実施例と同一符号を付す）
を所定位置に配置する。但し、本例では具体的なトルク
の値や変化量を知る必要がないので、トルク換算装置５
は変形例で示した微分回路５ａと、コンパレータ５ｂと
から構成している。そして、トルクが急激に変動した場
合に警報信号を発すべく、トルク換算装置５の出力を警
報装置１３に入力している。この警報装置１３は、トル
クの変化量が所定の値を越えた場合に動作するもので、
例えば、ブザー，サイレン，警報灯等並びにそれらを駆
動する回路等を備えている。
【００２３】次に、上記した装置の作用について説明す
ると、モータ本体１０が回転駆動して定速回転している
ドリル１２を図示省略する加工物に付当てて掘削する。
すると、ドリル１２は、加工物から掘削抵抗を受けてシ
ャフト１１に所定のトルクが加わる。しかし、安定状態
で掘削しているときは、発生するトルクもほぼ一定とな
るため差動検出回路６の出力は一定となるため、微分回
路５ａの出力はほぼ零となる。よって、コンパレータ５
ｂの出力もLow となり警報装置１３は動作しない。
ると、モータ本体１０が回転駆動して定速回転している
ドリル１２を図示省略する加工物に付当てて掘削する。
すると、ドリル１２は、加工物から掘削抵抗を受けてシ
ャフト１１に所定のトルクが加わる。しかし、安定状態
で掘削しているときは、発生するトルクもほぼ一定とな
るため差動検出回路６の出力は一定となるため、微分回
路５ａの出力はほぼ零となる。よって、コンパレータ５
ｂの出力もLow となり警報装置１３は動作しない。
【００２４】次いで、ドリル１２の歯が欠損したりする
と、掘削抵抗が大きくなり、シャフトに伝わるトルクも
大きくなる。すると、両薄膜２ａ，２ｂの透磁率も大き
く変動し、両コイル３ａ，３ｂのインダクタンスの差が
増大し、差動検出回路６の出力も増加する。すると、微
分回路５ａの出力もその変動量に応じた値が出力され、
その出力値があらかじめ設定してあるレベル（コンパレ
ータ５ｂの基準値）を越えると、コンパレータ５ｂの出
力がHighになり、警報装置１３が動作し、音や光等によ
り欠損したことを知らせる。
と、掘削抵抗が大きくなり、シャフトに伝わるトルクも
大きくなる。すると、両薄膜２ａ，２ｂの透磁率も大き
く変動し、両コイル３ａ，３ｂのインダクタンスの差が
増大し、差動検出回路６の出力も増加する。すると、微
分回路５ａの出力もその変動量に応じた値が出力され、
その出力値があらかじめ設定してあるレベル（コンパレ
ータ５ｂの基準値）を越えると、コンパレータ５ｂの出
力がHighになり、警報装置１３が動作し、音や光等によ
り欠損したことを知らせる。
【００２５】図４は、本発明のさらに他の応用例を示し
ており、この例では旋盤等のバイトの欠損の検知に適用
した例である。同図に示すように、先端に加工物１５を
装着する旋盤等の主回転軸１６の側面所定位置に第１，
第２の薄膜２ａ，２ｂを接着すると共に、上記のドリル
への応用例と同様に本発明に係るトルク検出装置並びに
警報装置１３を配設する。そして、主回転軸１６を回転
させた状態で、バイト１７を加工物１５の表面に当接さ
せ、研削を行う。そして、本例でも安定状態で研削処理
が行われている間は、主回転軸１６に加わるトルクもほ
ぼ一定であるため警報装置１３は作動しないが、バイト
１７が破損したりするとトルクが急激に増加或いは減少
するため、その変動の割合がある値を越えると、上記と
同様の原理に従い警報を発するようになる。
ており、この例では旋盤等のバイトの欠損の検知に適用
した例である。同図に示すように、先端に加工物１５を
装着する旋盤等の主回転軸１６の側面所定位置に第１，
第２の薄膜２ａ，２ｂを接着すると共に、上記のドリル
への応用例と同様に本発明に係るトルク検出装置並びに
警報装置１３を配設する。そして、主回転軸１６を回転
させた状態で、バイト１７を加工物１５の表面に当接さ
せ、研削を行う。そして、本例でも安定状態で研削処理
が行われている間は、主回転軸１６に加わるトルクもほ
ぼ一定であるため警報装置１３は作動しないが、バイト
１７が破損したりするとトルクが急激に増加或いは減少
するため、その変動の割合がある値を越えると、上記と
同様の原理に従い警報を発するようになる。
【００２６】なお、上記した応用例では、いずれも第２
実施例を適用した例について説明したが、第１実施例の
ものを用いても構わない。また、応用例としては上記し
た２つの例に限られないのはもちろんであり、また、利
用分野としても工具の欠損の検知装置に限られず、種々
のものに適用でき、さらに通常のトルクセンサとして用
いて良いのはいうまでもない。
実施例を適用した例について説明したが、第１実施例の
ものを用いても構わない。また、応用例としては上記し
た２つの例に限られないのはもちろんであり、また、利
用分野としても工具の欠損の検知装置に限られず、種々
のものに適用でき、さらに通常のトルクセンサとして用
いて良いのはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るトルク検出
装置では、被測定物の所定位置に薄膜を固着し、トルク
が与えられることによりその薄膜の透磁率が変化するこ
とを利用して、係るトルクの値，変化量或いは変化の有
無等を検出することができる。したがって、薄膜を固着
できるものであれば、測定対象物の材質，形状，構成に
とらわれないため、測定対象物の範囲が広がる。また、
従来のトルク測定装置のように、強磁性体からなる検出
用の軸体が不要となり、薄膜を被測定物に直接固着する
ため、装置全体が小形化されると共に、検出媒体が薄膜
であるため微小なトルクの変化も敏感に検出することが
でき、分解能も向上する。
装置では、被測定物の所定位置に薄膜を固着し、トルク
が与えられることによりその薄膜の透磁率が変化するこ
とを利用して、係るトルクの値，変化量或いは変化の有
無等を検出することができる。したがって、薄膜を固着
できるものであれば、測定対象物の材質，形状，構成に
とらわれないため、測定対象物の範囲が広がる。また、
従来のトルク測定装置のように、強磁性体からなる検出
用の軸体が不要となり、薄膜を被測定物に直接固着する
ため、装置全体が小形化されると共に、検出媒体が薄膜
であるため微小なトルクの変化も敏感に検出することが
でき、分解能も向上する。
【図１】本発明に係るトルク検出装置の第１実施例を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置の第２実施例を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明に係るトルク検出装置を工具の欠損の検
知装置に適用した例を示す図である。
知装置に適用した例を示す図である。
【図４】本発明に係るトルク検出装置を工具の欠損の検
知装置に適用した他の例を示す図である。
知装置に適用した他の例を示す図である。
１ 被測定物 ２ 薄膜 ２ａ 第１の薄膜 ２ｂ 第２の薄膜 ３ 磁気コイル ３ａ 第１の磁気コイル ３ｂ 第２の磁気コイル ４ インダクタンス測定装置 ５ トルク換算装置 ６ 差動検出回路
フロントページの続き (72)発明者 林 英寿 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物の表面に固着され、トルクによ
って透磁率の変化する薄膜と、 その薄膜の近傍に配置された磁気コイルと、 その磁気コイルに接続されインダクタンスを測定するイ
ンダクタンス測定手段と、 そのインダクタンス測定手段の出力値に基づいて前記被
測定物にかかるトルクまたはその変化を求めるトルク換
算手段とからなるトルク検出装置。 - 【請求項２】 被測定物の表面に固着され、トルクによ
って透磁率の変化する第１の薄膜と、 その第１の薄膜の近傍に配置された第１の磁気コイル
と、 前記被測定物の表面であって前記第１の薄膜の近傍に固
着され、トルクによって透磁率が変化し、かつ同一トル
クが与えられた際のその透磁率の変化が前記第１の薄膜
のそれと異なる第２の薄膜と、 前記第２の薄膜の近傍に配置された第２の磁気コイル
と、 前記第１の磁気コイルのインダクタンス或いはその変化
量と前記第２の磁気コイルのインダクタンス或いはその
変化量の差を検出する差動検出手段と、 その差動検出手段から出力される検出値から前記被測定
物にかかるトルクまたはその変化を求めるトルク換算手
段とからなるトルク検出装置。 - 【請求項３】 前記薄膜がアモルファス薄膜であること
を特徴とする請求項１または２に記載のトルク検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3694992A JPH05203508A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3694992A JPH05203508A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203508A true JPH05203508A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=12484003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3694992A Withdrawn JPH05203508A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6047605A (en) * | 1997-10-21 | 2000-04-11 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Collarless circularly magnetized torque transducer having two phase shaft and method for measuring torque using same |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP3694992A patent/JPH05203508A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6047605A (en) * | 1997-10-21 | 2000-04-11 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Collarless circularly magnetized torque transducer having two phase shaft and method for measuring torque using same |
| US6145387A (en) * | 1997-10-21 | 2000-11-14 | Magna-Lastic Devices, Inc | Collarless circularly magnetized torque transducer and method for measuring torque using same |
| US6260423B1 (en) | 1997-10-21 | 2001-07-17 | Ivan J. Garshelis | Collarless circularly magnetized torque transducer and method for measuring torque using same |
| US6553847B2 (en) | 1997-10-21 | 2003-04-29 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Collarless circularly magnetized torque transducer and method for measuring torque using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |