JPH0545240A - 磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置 - Google Patents
磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置Info
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- JPH0545240A JPH0545240A JP20836491A JP20836491A JPH0545240A JP H0545240 A JPH0545240 A JP H0545240A JP 20836491 A JP20836491 A JP 20836491A JP 20836491 A JP20836491 A JP 20836491A JP H0545240 A JPH0545240 A JP H0545240A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トルク伝達軸の外周面に磁気異方性部を形成
した磁歪式トルクセンサにおいて、正常時の印加トルク
よりもかなり大きな過負荷トルクが作用する可能性のあ
るトルク伝達軸の損傷を防止したうえで、そのトルク測
定精度を良好に保つ。 【構成】 トルク伝達軸11が軸心方向に二分されて一対
の軸部13、14が形成され、両軸部13、14にわたり中空の
磁歪検出軸15が外ばめされ、その両端が各軸部13、14に
固定される。磁歪検出軸15に、トルク検出用の磁気異方
性部17、17が形成される。軸11に印加されるトルクが小
さいときは磁歪検出軸15のみによってトルクが伝達され
るが、所定の大きさ以上のトルクが作用したときにき
は、軸部13、14どうしが機械的に結合してトルクの伝達
に寄与する。
した磁歪式トルクセンサにおいて、正常時の印加トルク
よりもかなり大きな過負荷トルクが作用する可能性のあ
るトルク伝達軸の損傷を防止したうえで、そのトルク測
定精度を良好に保つ。 【構成】 トルク伝達軸11が軸心方向に二分されて一対
の軸部13、14が形成され、両軸部13、14にわたり中空の
磁歪検出軸15が外ばめされ、その両端が各軸部13、14に
固定される。磁歪検出軸15に、トルク検出用の磁気異方
性部17、17が形成される。軸11に印加されるトルクが小
さいときは磁歪検出軸15のみによってトルクが伝達され
るが、所定の大きさ以上のトルクが作用したときにき
は、軸部13、14どうしが機械的に結合してトルクの伝達
に寄与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁歪式トルクセンサの過
負荷防止装置に関し、特に、トルクを検出することで制
御性を改善可能なロボット、自動車、ねじ締め機などに
使用される磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置に関す
る。
負荷防止装置に関し、特に、トルクを検出することで制
御性を改善可能なロボット、自動車、ねじ締め機などに
使用される磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁歪式トルクセンサは、図４に示
すように、トルク伝達軸１の外周面に一対の磁気異方性
部２、２を形成し、これら磁気異方性部の周囲にコイル
３、３を配置して、軸１にトルクが印加されたときの磁
気異方性部２、２の透磁率の変化をコイル３、３で検出
することで、そのトルクの大きさを求めるようにしてい
る。そして図示のように、コイル３、３はシールドヨー
ク４に収容され、このシールドヨーク４が挿入された円
筒状のハウジング５が、ベアリング６、６によって軸１
の周囲に支持されている。
すように、トルク伝達軸１の外周面に一対の磁気異方性
部２、２を形成し、これら磁気異方性部の周囲にコイル
３、３を配置して、軸１にトルクが印加されたときの磁
気異方性部２、２の透磁率の変化をコイル３、３で検出
することで、そのトルクの大きさを求めるようにしてい
る。そして図示のように、コイル３、３はシールドヨー
ク４に収容され、このシールドヨーク４が挿入された円
筒状のハウジング５が、ベアリング６、６によって軸１
の周囲に支持されている。
【０００３】このような磁歪式トルクセンサにおいて、
測定範囲を越えた非常に大きな過負荷トルクが軸１に加
わると、このトルク伝達軸１が損傷を受けるおそれがあ
る。ところで、従来から知られている、非磁歪式の一般
のトルクセンサでは、このような過負荷を防止するため
の種々の対応がなされている。
測定範囲を越えた非常に大きな過負荷トルクが軸１に加
わると、このトルク伝達軸１が損傷を受けるおそれがあ
る。ところで、従来から知られている、非磁歪式の一般
のトルクセンサでは、このような過負荷を防止するため
の種々の対応がなされている。
【０００４】たとえば実公平３−7797号公報では、トル
ク伝達軸の外周に円筒状の過負荷防止ストッパを設けて
いる。この過負荷防止ストッパは、トルク伝達軸の外周
に一対の円筒状部材をそれぞれ固定し、トルク伝達軸に
所定の大きさのトルクが印加されるまでは、これら一方
の円筒状部材の端部と他方の円筒状部材の端部とを機械
的に結合させずに前記トルク伝達軸のみによってトルク
の伝達を行わせるとともに、前記所定の大きさ以上のト
ルクが印加されたときには、このトルクにもとづくトル
ク伝達軸のねじれにより前記一方の円筒状部材の端部と
他方の円筒状部材の端部とを機械的に結合させて、この
結合部によってもトルクの伝達を行わせるようにして、
トルク伝達軸には一定の大きさ以上のトルクが負荷され
ないように構成したものである。
ク伝達軸の外周に円筒状の過負荷防止ストッパを設けて
いる。この過負荷防止ストッパは、トルク伝達軸の外周
に一対の円筒状部材をそれぞれ固定し、トルク伝達軸に
所定の大きさのトルクが印加されるまでは、これら一方
の円筒状部材の端部と他方の円筒状部材の端部とを機械
的に結合させずに前記トルク伝達軸のみによってトルク
の伝達を行わせるとともに、前記所定の大きさ以上のト
ルクが印加されたときには、このトルクにもとづくトル
ク伝達軸のねじれにより前記一方の円筒状部材の端部と
他方の円筒状部材の端部とを機械的に結合させて、この
結合部によってもトルクの伝達を行わせるようにして、
トルク伝達軸には一定の大きさ以上のトルクが負荷され
ないように構成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような公
知の過負荷防止装置を、磁歪式トルクセンサにそのまま
適用することはできない。なぜなら、磁歪式トルクセン
サでは、図４に示すように磁気異方性部２、２とコイル
３、３とを互いに接近させて配置する必要があり、ま
た、このコイル３、３を収容するためのシールドヨーク
４やハウジング５やベアリング６、６などが存在するた
め、これらをすべて円筒状部材の内部に収容する必要が
生じるが、このような構成とすると装置が非常に大形化
するためである。また、コイル３、３から外部へ信号線
を引き出す必要があるが、トルク伝達軸に固定される円
筒状部材の内部にコイルやシールドヨークを配置する
と、これらコイルなどもすべて回転する構造となってし
まい、信号線が軸に巻き付いて、実際上は連続回転不能
となってしまうからである。
知の過負荷防止装置を、磁歪式トルクセンサにそのまま
適用することはできない。なぜなら、磁歪式トルクセン
サでは、図４に示すように磁気異方性部２、２とコイル
３、３とを互いに接近させて配置する必要があり、ま
た、このコイル３、３を収容するためのシールドヨーク
４やハウジング５やベアリング６、６などが存在するた
め、これらをすべて円筒状部材の内部に収容する必要が
生じるが、このような構成とすると装置が非常に大形化
するためである。また、コイル３、３から外部へ信号線
を引き出す必要があるが、トルク伝達軸に固定される円
筒状部材の内部にコイルやシールドヨークを配置する
と、これらコイルなどもすべて回転する構造となってし
まい、信号線が軸に巻き付いて、実際上は連続回転不能
となってしまうからである。
【０００６】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、磁歪式トルクセンサに適した特別の過負荷防止装置
を提供することを目的とする。
し、磁歪式トルクセンサに適した特別の過負荷防止装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、磁歪検出軸の表面に磁気異方性部を形成し、
伝達トルクによって生じる前記磁気異方性部の磁歪変化
を、この磁気異方性部の近傍に設けたコイルによって検
出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁
気異方性部を形成した磁歪検出軸を中空円筒状に形成
し、この中空円筒部に、前記磁歪検出軸に所定の大きさ
以上のトルクが負荷されるのを防止するための過負荷防
止部を設けたものである。
本発明は、磁歪検出軸の表面に磁気異方性部を形成し、
伝達トルクによって生じる前記磁気異方性部の磁歪変化
を、この磁気異方性部の近傍に設けたコイルによって検
出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁
気異方性部を形成した磁歪検出軸を中空円筒状に形成
し、この中空円筒部に、前記磁歪検出軸に所定の大きさ
以上のトルクが負荷されるのを防止するための過負荷防
止部を設けたものである。
【０００８】
【作用】このような構成によれば、磁歪検出軸を中空円
筒状としてその内部に過負荷防止部を設けたため、その
部分が大形化することが防止される。またコイルが回転
部の外側に配置されることになるため、何ら問題なく信
号線が外部に取り出されることになる。
筒状としてその内部に過負荷防止部を設けたため、その
部分が大形化することが防止される。またコイルが回転
部の外側に配置されることになるため、何ら問題なく信
号線が外部に取り出されることになる。
【０００９】一方、磁歪検出軸に印加されるトルクが所
定の大きさまでの場合は過負荷防止部が作用せず、磁気
異方性部を有した中空の磁歪検出軸のみによってトルク
が伝達される。このため磁歪検出軸には正常時のトルク
によって十分な応力が作用し、磁気異方性部の透磁率が
良好に変化することになって、精度の良いトルク測定が
可能となる。軸に前記所定の大きさを越えた過大なトル
クが印加されると、過負荷防止部が作用し、一方の軸部
の端部と他方の軸部の端部との機械的な結合部によって
もトルクの伝達を行わせる。このため、過負荷分のトル
クの伝達が軸部の端部どうしの結合部にて分担されるこ
とになり、磁歪検出軸には過大なトルクが作用すること
がないため、この磁歪検出軸における損傷の発生が防止
される。
定の大きさまでの場合は過負荷防止部が作用せず、磁気
異方性部を有した中空の磁歪検出軸のみによってトルク
が伝達される。このため磁歪検出軸には正常時のトルク
によって十分な応力が作用し、磁気異方性部の透磁率が
良好に変化することになって、精度の良いトルク測定が
可能となる。軸に前記所定の大きさを越えた過大なトル
クが印加されると、過負荷防止部が作用し、一方の軸部
の端部と他方の軸部の端部との機械的な結合部によって
もトルクの伝達を行わせる。このため、過負荷分のトル
クの伝達が軸部の端部どうしの結合部にて分担されるこ
とになり、磁歪検出軸には過大なトルクが作用すること
がないため、この磁歪検出軸における損傷の発生が防止
される。
【００１０】
【実施例】図１〜図３において、11はトルク伝達軸であ
り、たとえ予測される最大の過負荷トルクが作用しても
損傷を受けない程度の太さで形成されている。このトル
ク伝達軸11は、その軸心方向に二分割されている。12は
その分割部、13、14はこの分割部12を構成する一対の軸
部である。これら一方の軸部13と他方の軸部14とにわた
って中空の磁歪検出軸15が外ばめされ、この磁歪検出軸
15の両端は、ボルトやピンなどの締結要素16によって両
軸部13、14にそれぞれ固定されている。また磁歪検出軸
15は、過負荷の作用しない正常時の最大印加トルクに耐
える程度の肉厚で形成されている。
り、たとえ予測される最大の過負荷トルクが作用しても
損傷を受けない程度の太さで形成されている。このトル
ク伝達軸11は、その軸心方向に二分割されている。12は
その分割部、13、14はこの分割部12を構成する一対の軸
部である。これら一方の軸部13と他方の軸部14とにわた
って中空の磁歪検出軸15が外ばめされ、この磁歪検出軸
15の両端は、ボルトやピンなどの締結要素16によって両
軸部13、14にそれぞれ固定されている。また磁歪検出軸
15は、過負荷の作用しない正常時の最大印加トルクに耐
える程度の肉厚で形成されている。
【００１１】磁歪検出軸15の外周には、この磁歪検出軸
15の軸心の方向と±約45度の角度をなして互いに反対方
向に傾斜する一対の磁気異方性部17、17が、多数の溝な
どによって形成されている。また磁歪検出軸15の周囲に
は、円筒状のハウジング18が、ベアリング19、19によっ
て同心状に支持されている。このハウジング18の内部に
はシールドヨーク20が同心状に収容され、このシールド
ヨーク20に、各磁気異方性部17、17に対応したコイル2
1、21がやはり同心状に収容されている。22はコイル21
からの信号ラインである。
15の軸心の方向と±約45度の角度をなして互いに反対方
向に傾斜する一対の磁気異方性部17、17が、多数の溝な
どによって形成されている。また磁歪検出軸15の周囲に
は、円筒状のハウジング18が、ベアリング19、19によっ
て同心状に支持されている。このハウジング18の内部に
はシールドヨーク20が同心状に収容され、このシールド
ヨーク20に、各磁気異方性部17、17に対応したコイル2
1、21がやはり同心状に収容されている。22はコイル21
からの信号ラインである。
【００１２】軸部13、14の端部どうしによって、過負荷
防止部23が形成されている。すなわち、図２および図３
に詳細に示すように、一方の軸部13の端面には凹部24が
形成され、また他方の軸部14の端面には、この凹部24に
はまり込む凸部25が形成されている。これら凹部24と凸
部25とには、互いに向かい合うトルク伝達面26、27が形
成されている。軸11にトルクが作用していない状態にお
いて、両トルク伝達面26、27どうしの間には、隙間28が
設けられている。また、この隙間28以外にも、軸部13の
端部と軸部14の端部との間には、これら軸部13、14どう
しの接触を防止するための隙間29が形成されている。
防止部23が形成されている。すなわち、図２および図３
に詳細に示すように、一方の軸部13の端面には凹部24が
形成され、また他方の軸部14の端面には、この凹部24に
はまり込む凸部25が形成されている。これら凹部24と凸
部25とには、互いに向かい合うトルク伝達面26、27が形
成されている。軸11にトルクが作用していない状態にお
いて、両トルク伝達面26、27どうしの間には、隙間28が
設けられている。また、この隙間28以外にも、軸部13の
端部と軸部14の端部との間には、これら軸部13、14どう
しの接触を防止するための隙間29が形成されている。
【００１３】このような構成において、軸11に正常時の
比較的小さなトルクが印加されたときには、このトルク
によって磁歪検出軸15にねじり変形が生じる。しかし、
この正常時のトルクによる磁歪検出軸15の変形は隙間28
の範囲内であるため、軸部13の凹部24と軸部14の凸部26
とは機械的に結合せず、この磁歪検出軸15のみによって
トルクが伝達される。したがって、このトルクにもとづ
き磁気異方性部17、17の透磁率が変化し、この透磁率の
変化をコイル21で検出することで、軸11に作用するトル
クの大きさが求められる。中空の磁歪検出軸15の肉厚を
印加トルクに対応したものとすることで、磁気異方性部
17、17の透磁率を適正に変化させることができ、印加ト
ルクを高感度で検出することができる。
比較的小さなトルクが印加されたときには、このトルク
によって磁歪検出軸15にねじり変形が生じる。しかし、
この正常時のトルクによる磁歪検出軸15の変形は隙間28
の範囲内であるため、軸部13の凹部24と軸部14の凸部26
とは機械的に結合せず、この磁歪検出軸15のみによって
トルクが伝達される。したがって、このトルクにもとづ
き磁気異方性部17、17の透磁率が変化し、この透磁率の
変化をコイル21で検出することで、軸11に作用するトル
クの大きさが求められる。中空の磁歪検出軸15の肉厚を
印加トルクに対応したものとすることで、磁気異方性部
17、17の透磁率を適正に変化させることができ、印加ト
ルクを高感度で検出することができる。
【００１４】軸11に過大なトルクが作用したときには、
磁歪検出軸15に大きなねじれが生じて隙間28が詰まり、
凹部24のトルク伝達面26と凸部25のトルク伝達面27とが
接触する。すると、両軸部13、14どうしが機械的に結合
することになり、これら軸部13、14どうしの間でもトル
クが伝達されることになる。すなわち、磁歪検出軸15に
は、両トルク伝達面26、27どうしが接触するまでこの磁
歪検出軸15にねじり変形を生じさせるだけのトルクしか
作用せず、それを越えるトルクは両軸部13、14どうしの
間で伝達されることになる。この結果、磁歪検出軸15に
は過負荷トルクが作用することがなく、その損傷が防止
される。
磁歪検出軸15に大きなねじれが生じて隙間28が詰まり、
凹部24のトルク伝達面26と凸部25のトルク伝達面27とが
接触する。すると、両軸部13、14どうしが機械的に結合
することになり、これら軸部13、14どうしの間でもトル
クが伝達されることになる。すなわち、磁歪検出軸15に
は、両トルク伝達面26、27どうしが接触するまでこの磁
歪検出軸15にねじり変形を生じさせるだけのトルクしか
作用せず、それを越えるトルクは両軸部13、14どうしの
間で伝達されることになる。この結果、磁歪検出軸15に
は過負荷トルクが作用することがなく、その損傷が防止
される。
【００１５】たとえば、磁歪検出軸15が前述のように±
１ kgf・m のトルクを精度良く測定できる程度の肉厚で
形成されている場合において、軸11に30 kgf・m の過負
荷トルクが加わったときには、磁歪検出軸15には最大で
２ kgf・m のトルクしか作用せず、残りのトルクはすべ
て軸部13、14どうしの間で伝達されるように構成するこ
とができる。
１ kgf・m のトルクを精度良く測定できる程度の肉厚で
形成されている場合において、軸11に30 kgf・m の過負
荷トルクが加わったときには、磁歪検出軸15には最大で
２ kgf・m のトルクしか作用せず、残りのトルクはすべ
て軸部13、14どうしの間で伝達されるように構成するこ
とができる。
【００１６】なお、過負荷防止部23の構成は上記のもの
に限定されることはなく、軸11に所定の大きさのトルク
が印加されるまでは、軸部13、14のどうしを互いに機械
的に結合させずに磁歪検出軸15のみによってトルクの伝
達を行わせるとともに、所定の大きさ以上のトルクが印
加されたときには、このトルクにもとづく磁歪検出軸15
のねじれにより両軸部13、14どうしを互いに機械的に結
合させて、これら軸部13、14によるトルクの伝達をも行
わせるものであれば、いずれの構成であってもよい。
に限定されることはなく、軸11に所定の大きさのトルク
が印加されるまでは、軸部13、14のどうしを互いに機械
的に結合させずに磁歪検出軸15のみによってトルクの伝
達を行わせるとともに、所定の大きさ以上のトルクが印
加されたときには、このトルクにもとづく磁歪検出軸15
のねじれにより両軸部13、14どうしを互いに機械的に結
合させて、これら軸部13、14によるトルクの伝達をも行
わせるものであれば、いずれの構成であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁歪
検出軸の表面に磁気異方性部を形成し、伝達トルクによ
って生じる前記磁気異方性部の磁歪変化を、この磁気異
方性部の近傍に設けたコイルによって検出するようにし
た磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁気異方性部を形
成した磁歪検出軸を中空円筒状に形成し、この中空円筒
部に、前記磁歪検出軸に所定の大きさ以上のトルクが負
荷されるのを防止するための過負荷防止部を設けたもの
であるため、その構成を小形化することができるのみな
らず、コイルを回転部の外側に配置できることになっ
て、何ら問題なく信号線を外部に取り出すことができ、
また正常時のトルクによって磁歪検出軸に十分な応力が
発生することになって、精度良くトルクを測定できるこ
とになるとともに、磁歪検出軸には過大なトルクが作用
することがないため、この磁歪検出軸における損傷の発
生を防止することができる。
検出軸の表面に磁気異方性部を形成し、伝達トルクによ
って生じる前記磁気異方性部の磁歪変化を、この磁気異
方性部の近傍に設けたコイルによって検出するようにし
た磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁気異方性部を形
成した磁歪検出軸を中空円筒状に形成し、この中空円筒
部に、前記磁歪検出軸に所定の大きさ以上のトルクが負
荷されるのを防止するための過負荷防止部を設けたもの
であるため、その構成を小形化することができるのみな
らず、コイルを回転部の外側に配置できることになっ
て、何ら問題なく信号線を外部に取り出すことができ、
また正常時のトルクによって磁歪検出軸に十分な応力が
発生することになって、精度良くトルクを測定できるこ
とになるとともに、磁歪検出軸には過大なトルクが作用
することがないため、この磁歪検出軸における損傷の発
生を防止することができる。
【図１】本発明の一実施例の磁歪式トルクセンサの過負
荷防止装置の断面図である。
荷防止装置の断面図である。
【図２】図１における過負荷防止部の斜視図である。
【図３】図１における過負荷防止部の横断面図である。
【図４】従来の磁歪式トルクセンサの断面図である。
11 トルク伝達軸 12 分割部 13 軸部 14 軸部 15 磁歪検出軸 17 磁気異方性部 23 過負荷防止部 24 凹部 25 凸部 28 隙間
Claims (3)
- 【請求項１】 磁歪検出軸の表面に磁気異方性部を形成
し、伝達トルクによって生じる前記磁気異方性部の磁歪
変化を、この磁気異方性部の近傍に設けたコイルによっ
て検出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、 前記磁気異方性部を形成した磁歪検出軸を中空円筒状に
形成し、この中空円筒部に、前記磁歪検出軸に所定の大
きさ以上のトルクが負荷されるのを防止するための過負
荷防止部を設けたことを特徴とする磁歪式トルクセンサ
の過負荷防止装置。 - 【請求項２】 過負荷防止部は、それぞれが磁歪検出軸
の内部に固定された軸心方向に一対の軸部を有して、磁
歪検出軸に前記所定の大きさのトルクが印加されるまで
は、これら一方の軸部の端部と他方の軸部の端部とを機
械的に結合させずに磁歪検出軸のみによってトルクの伝
達を行わせるとともに、前記所定の大きさ以上のトルク
が印加されたときには、このトルクにもとづく磁歪検出
軸のねじれにより前記一方の軸部の端部と他方の軸部の
端部とを機械的に結合させて、この結合部によってもト
ルクの伝達を行わせるように構成されていることを特徴
とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサの過負荷防止
装置。 - 【請求項３】 磁気異方性部は中空円筒状の磁歪検出軸
の表面に一対が形成され、これら一対の磁気異方性部
は、軸心と±約45度の角度をなす多数の溝により互いに
反対方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請
求項１または２記載の磁歪式トルクセンサの過負荷防止
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20836491A JPH0545240A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20836491A JPH0545240A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545240A true JPH0545240A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16555072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20836491A Pending JPH0545240A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサの過負荷防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0545240A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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