JPH09159553A - 磁歪式歪センサ - Google Patents
磁歪式歪センサInfo
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- JPH09159553A JPH09159553A JP33830995A JP33830995A JPH09159553A JP H09159553 A JPH09159553 A JP H09159553A JP 33830995 A JP33830995 A JP 33830995A JP 33830995 A JP33830995 A JP 33830995A JP H09159553 A JPH09159553 A JP H09159553A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励磁周波数を調節することで検出電圧の温度
ドリフトを小さくすると共に、励磁電流を調節すること
で測定領域の広い磁歪式歪センサを提供する。 【解決手段】 表面の少なくとも一部に磁歪材料である
磁歪膜２を有する歪伝達部材である軸１と、軸１の周囲
に設けた少なくとも２組の直列に接続された励磁コイル
３１、３２と、前記２組の励磁コイルにそれぞれ対応
し、かつ少なくとも１組が磁歪膜２に空隙を介して対向
する２組の検出コイル４１、４２と、励磁コイルを励磁
する励磁回路５と、前記検出コイルの信号を処理する信
号処理回路６とを備えた磁歪式歪センサにおいて、励磁
回路５に励磁周波数調節モジュール５１または励磁電流
可変モジュールを設けたものである。
ドリフトを小さくすると共に、励磁電流を調節すること
で測定領域の広い磁歪式歪センサを提供する。 【解決手段】 表面の少なくとも一部に磁歪材料である
磁歪膜２を有する歪伝達部材である軸１と、軸１の周囲
に設けた少なくとも２組の直列に接続された励磁コイル
３１、３２と、前記２組の励磁コイルにそれぞれ対応
し、かつ少なくとも１組が磁歪膜２に空隙を介して対向
する２組の検出コイル４１、４２と、励磁コイルを励磁
する励磁回路５と、前記検出コイルの信号を処理する信
号処理回路６とを備えた磁歪式歪センサにおいて、励磁
回路５に励磁周波数調節モジュール５１または励磁電流
可変モジュールを設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体の逆磁歪効
果を利用した磁歪式歪センサに関し、とくに、磁歪式歪
センサの温度ドリフトを低減するとともに、使用歪領域
を拡大するものに関する。
果を利用した磁歪式歪センサに関し、とくに、磁歪式歪
センサの温度ドリフトを低減するとともに、使用歪領域
を拡大するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、歪が加わる電線等の歪伝達部材の
圧力や張力を検出するものとして、歪伝達部材の表面に
真空技術を利用して磁歪膜を付着させ、逆磁歪効果を利
用して歪伝達部材の圧力や張力に応じて変化する磁歪膜
の透磁率を検出することにより、圧力や張力を求める歪
センサが開示されている（例えば、特開平６−１３７９
８１号）。これは、例えば図９に示すように、歪伝達部
材である軸１の表面の一部に磁歪膜２を付着させ、磁歪
膜２と磁歪膜２が付着していない露出部１１とに、それ
ぞれ空隙を介して対向するソレノイド状の第１の励磁コ
イル３１、第２の励磁コイル３２および第１の検出コイ
ル４１、第２の検出コイル４２を設け、第１の励磁コイ
ル３１、第２の励磁コイル３２を励磁回路５に直列に接
続し、第１の検出コイル４１、第２の検出コイル４２を
信号処理回路８にそれぞれ接続して、歪センサを形成し
てある。張力センサとして用いる場合、軸１に張力が加
わると、磁歪膜２の透磁率が変化し、第１および第２の
検出コイル４１、４２のインピーダンス変化として検出
し、信号処理回路８によって差動をとり、張力信号出力
を得ている。圧力センサの場合も同様である。また、モ
ータのトルクやロボットなどを駆動する回転軸のトルク
を検出する場合は、回転軸の軸方向に離れた２か所の位
置にシェブロン状の磁歪膜を形成し、磁歪膜のそれぞれ
に空隙を介して第１および第２の励磁コイルと第１およ
び第２の検出コイルを対向させ、回転軸にトルクが加わ
った時に、２か所の磁歪膜の透磁率の差により、第１お
よび第２の検出コイルにトルク出力信号を出力するもの
が開示されている（例えば、特開平５−７２０６４
号）。
圧力や張力を検出するものとして、歪伝達部材の表面に
真空技術を利用して磁歪膜を付着させ、逆磁歪効果を利
用して歪伝達部材の圧力や張力に応じて変化する磁歪膜
の透磁率を検出することにより、圧力や張力を求める歪
センサが開示されている（例えば、特開平６−１３７９
８１号）。これは、例えば図９に示すように、歪伝達部
材である軸１の表面の一部に磁歪膜２を付着させ、磁歪
膜２と磁歪膜２が付着していない露出部１１とに、それ
ぞれ空隙を介して対向するソレノイド状の第１の励磁コ
イル３１、第２の励磁コイル３２および第１の検出コイ
ル４１、第２の検出コイル４２を設け、第１の励磁コイ
ル３１、第２の励磁コイル３２を励磁回路５に直列に接
続し、第１の検出コイル４１、第２の検出コイル４２を
信号処理回路８にそれぞれ接続して、歪センサを形成し
てある。張力センサとして用いる場合、軸１に張力が加
わると、磁歪膜２の透磁率が変化し、第１および第２の
検出コイル４１、４２のインピーダンス変化として検出
し、信号処理回路８によって差動をとり、張力信号出力
を得ている。圧力センサの場合も同様である。また、モ
ータのトルクやロボットなどを駆動する回転軸のトルク
を検出する場合は、回転軸の軸方向に離れた２か所の位
置にシェブロン状の磁歪膜を形成し、磁歪膜のそれぞれ
に空隙を介して第１および第２の励磁コイルと第１およ
び第２の検出コイルを対向させ、回転軸にトルクが加わ
った時に、２か所の磁歪膜の透磁率の差により、第１お
よび第２の検出コイルにトルク出力信号を出力するもの
が開示されている（例えば、特開平５−７２０６４
号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、一定の歪のもとで温度が変わると、検出コイル
のインピーダンスが変わることによって温度ドリフトが
生じ、精度を著しく損ねるという問題があった。例え
ば、歪を受ける軸上に磁歪膜を形成した構成の場合、軸
と磁歪膜との熱膨張係数が異なるため、温度変化で磁歪
膜に歪が発生する。磁歪定数が正の磁歪膜の場合、温度
上昇により引っ張り応力が係ると、膜の磁気特性（透磁
率μ）は低下するので、検出コイルの自己インダクタン
スＬは次の（１）式により低下し、その結果、インピー
ダンスは低下する。 Ｌ＝μ・Ｓ／Ａm …（１） Ｓ：磁性体の断面積、Ａm ：磁気回路長 一方、温度上昇によりコイルの抵抗が増加するので、検
出コイルのインピーダンスは増加する。ここで、コイル
の抵抗Ｒは次の（２）式で表される。 Ｒ＝ρ・θ・Ａc ／ｓ …（２） ρ：コイルの体積抵抗率、θ：コイルの抵抗温度係数、
Ａc ：コイル長、ｓ：コイル断面積 したがって、温度ドリフトに関連する二つの項（Ｌ，
Ｒ）は互いに反対のインピーダンス変化を示すことにな
る。つまり、双方の差が温度ドリフトとして現れること
になる。また、磁歪膜の膜厚を目標通り均一にすること
は実際に難しく、その誤差が温度ドリフトとして現れ、
歪センサの精度を低下させていた。さらに、張力、圧力
またはトルクによる軸の歪を磁歪膜の磁化の回転に基づ
くインピーダンスの変化として検出していることから、
励磁電流値によって検出コイルの出力値が変わるととも
に、非直線領域が現れて精度を劣化させ、歪センサとし
ての使用可能な歪領域を狭めていた。本発明は、製造時
に生じる磁歪膜のパターンの不揃いや膜厚の誤差によ
り、温度ドリフトが大きくなっても、励磁コイルの励磁
電圧の周波数を調節することで、各検出電圧の温度ドリ
フトを小さくすると共に、励磁電流の値を調節すること
で測定領域の広い磁歪式歪センサを提供することを目的
とするものである。
術では、一定の歪のもとで温度が変わると、検出コイル
のインピーダンスが変わることによって温度ドリフトが
生じ、精度を著しく損ねるという問題があった。例え
ば、歪を受ける軸上に磁歪膜を形成した構成の場合、軸
と磁歪膜との熱膨張係数が異なるため、温度変化で磁歪
膜に歪が発生する。磁歪定数が正の磁歪膜の場合、温度
上昇により引っ張り応力が係ると、膜の磁気特性（透磁
率μ）は低下するので、検出コイルの自己インダクタン
スＬは次の（１）式により低下し、その結果、インピー
ダンスは低下する。 Ｌ＝μ・Ｓ／Ａm …（１） Ｓ：磁性体の断面積、Ａm ：磁気回路長 一方、温度上昇によりコイルの抵抗が増加するので、検
出コイルのインピーダンスは増加する。ここで、コイル
の抵抗Ｒは次の（２）式で表される。 Ｒ＝ρ・θ・Ａc ／ｓ …（２） ρ：コイルの体積抵抗率、θ：コイルの抵抗温度係数、
Ａc ：コイル長、ｓ：コイル断面積 したがって、温度ドリフトに関連する二つの項（Ｌ，
Ｒ）は互いに反対のインピーダンス変化を示すことにな
る。つまり、双方の差が温度ドリフトとして現れること
になる。また、磁歪膜の膜厚を目標通り均一にすること
は実際に難しく、その誤差が温度ドリフトとして現れ、
歪センサの精度を低下させていた。さらに、張力、圧力
またはトルクによる軸の歪を磁歪膜の磁化の回転に基づ
くインピーダンスの変化として検出していることから、
励磁電流値によって検出コイルの出力値が変わるととも
に、非直線領域が現れて精度を劣化させ、歪センサとし
ての使用可能な歪領域を狭めていた。本発明は、製造時
に生じる磁歪膜のパターンの不揃いや膜厚の誤差によ
り、温度ドリフトが大きくなっても、励磁コイルの励磁
電圧の周波数を調節することで、各検出電圧の温度ドリ
フトを小さくすると共に、励磁電流の値を調節すること
で測定領域の広い磁歪式歪センサを提供することを目的
とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、少なくとも表面の一部に磁歪材料を有す
る歪伝達部材と、前記歪伝達部材の周囲に設けた少なく
とも２組の直列に接続された励磁コイルと、前記２組の
励磁コイルにそれぞれ対応し、かつ少なくとも１組が前
記磁歪材料に空隙を介して対向する２組の検出コイル
と、前記励磁コイルを励磁する励磁回路と、前記検出コ
イルの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁歪式歪
センサにおいて、前記励磁回路の出力を調節する手段を
設けたものであり、また、前記磁歪材料が磁歪膜によっ
て形成されたものである。また、前記励磁回路は励磁周
波数を調節する励磁周波数調節モジュール、または励磁
電流を可変できる励磁電流可変モジュールを設けたもの
である。また、前記磁歪材料は、軸方向に間隔を開けて
設けたシェブロン状の磁歪膜からなり、前記２組の検出
コイルは前記磁歪材料に対向するものである。また、前
記歪伝達部材は、磁歪材料からなり、かつ表面に軸方向
に間隔を開けてシェブロン状の溝を設けたものである。
め、本発明は、少なくとも表面の一部に磁歪材料を有す
る歪伝達部材と、前記歪伝達部材の周囲に設けた少なく
とも２組の直列に接続された励磁コイルと、前記２組の
励磁コイルにそれぞれ対応し、かつ少なくとも１組が前
記磁歪材料に空隙を介して対向する２組の検出コイル
と、前記励磁コイルを励磁する励磁回路と、前記検出コ
イルの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁歪式歪
センサにおいて、前記励磁回路の出力を調節する手段を
設けたものであり、また、前記磁歪材料が磁歪膜によっ
て形成されたものである。また、前記励磁回路は励磁周
波数を調節する励磁周波数調節モジュール、または励磁
電流を可変できる励磁電流可変モジュールを設けたもの
である。また、前記磁歪材料は、軸方向に間隔を開けて
設けたシェブロン状の磁歪膜からなり、前記２組の検出
コイルは前記磁歪材料に対向するものである。また、前
記歪伝達部材は、磁歪材料からなり、かつ表面に軸方向
に間隔を開けてシェブロン状の溝を設けたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の磁歪式歪センサの基本構
成は、図９に従来例として示した構成とほぼ同じであ
る。異なる主な点は次の点である。すなわち、励磁周波
数調節モジュールまたは励磁電流可変モジュールを励磁
回路に設けてある。その作用を次に述べる。磁歪式歪セ
ンサの温度度リフトは、温度変化に対する各検出コイル
のインピーダンスＺの変動の差に基づく検出電圧差に起
因するので、検出コイルのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒ
＋ωＬ，ただし、ω＝２πｆであるから、励磁回路に設
けた励磁周波数調節モジュールによって、自己インダク
タンスＬの係数となっている周波数ｆを調節することに
より、インピーダンスＺを一方的に調節できるので、温
度ドリフトを小さくすることができる。また、歪伝達部
材の歪に基づく磁歪膜の磁化の回転には、励磁磁界がゼ
ーマンエネルギとして関与していることから、励磁電流
可変モジュールによって、励磁電流を調節することによ
り、磁化の位置を変えることができる。したがって、図
８に示すように、励磁電流をＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 のように
変えることによって、太線で示すような、歪と磁化の変
化がリニアで高感度な領域を選ぶことができ、測定領域
が広がる。
成は、図９に従来例として示した構成とほぼ同じであ
る。異なる主な点は次の点である。すなわち、励磁周波
数調節モジュールまたは励磁電流可変モジュールを励磁
回路に設けてある。その作用を次に述べる。磁歪式歪セ
ンサの温度度リフトは、温度変化に対する各検出コイル
のインピーダンスＺの変動の差に基づく検出電圧差に起
因するので、検出コイルのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒ
＋ωＬ，ただし、ω＝２πｆであるから、励磁回路に設
けた励磁周波数調節モジュールによって、自己インダク
タンスＬの係数となっている周波数ｆを調節することに
より、インピーダンスＺを一方的に調節できるので、温
度ドリフトを小さくすることができる。また、歪伝達部
材の歪に基づく磁歪膜の磁化の回転には、励磁磁界がゼ
ーマンエネルギとして関与していることから、励磁電流
可変モジュールによって、励磁電流を調節することによ
り、磁化の位置を変えることができる。したがって、図
８に示すように、励磁電流をＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 のように
変えることによって、太線で示すような、歪と磁化の変
化がリニアで高感度な領域を選ぶことができ、測定領域
が広がる。
【０００６】以下、本発明を図に示す具体的実施例につ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す構成
図である。図において、１は材質ＳＵＳ３０４からなる
直径２７ｍｍの棒状の軸である。。２は磁歪膜で、軸１
の表面に９０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金をスパッタ法によ
り、６μｍ付着させてある。３１は磁歪膜２の周囲に巻
回した２００ターンのコイルからなる第１の励磁コイ
ル、４１は第１励磁コイルと同じく磁歪膜２の周囲に巻
回した４００ターンからなる第１の検出コイルである。
３２は磁歪膜２のない軸１の露出部１１の周囲に巻回し
た２００ターンからなる第２の励磁コイル、４２は磁歪
膜２のない軸１の露出部１１の周囲に巻回した４００タ
ーンからなる第２の検出コイルである。５は第１および
第２の励磁コイル３１、３２を励磁する励磁回路で、励
磁周波数変調モジュール５１を設けてある。６は第１お
よび第２検出コイル４１、４２からの信号を処理する信
号処理回路である。つぎに、上記構成の磁歪式歪センサ
の温度特性を調べた結果を説明する。初期の励磁周波数
を１０ｋＨｚとし、軸１に張力が０の時と３０００ｋｇ
の張力を加えた時について、張力−出力特性を測定し、
励磁周波数を初期の±２％可変させて、温度を２０℃〜
６０℃の範囲で変動させながら温度特性を測定した。そ
の結果を次の表１に示す。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す構成
図である。図において、１は材質ＳＵＳ３０４からなる
直径２７ｍｍの棒状の軸である。。２は磁歪膜で、軸１
の表面に９０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金をスパッタ法によ
り、６μｍ付着させてある。３１は磁歪膜２の周囲に巻
回した２００ターンのコイルからなる第１の励磁コイ
ル、４１は第１励磁コイルと同じく磁歪膜２の周囲に巻
回した４００ターンからなる第１の検出コイルである。
３２は磁歪膜２のない軸１の露出部１１の周囲に巻回し
た２００ターンからなる第２の励磁コイル、４２は磁歪
膜２のない軸１の露出部１１の周囲に巻回した４００タ
ーンからなる第２の検出コイルである。５は第１および
第２の励磁コイル３１、３２を励磁する励磁回路で、励
磁周波数変調モジュール５１を設けてある。６は第１お
よび第２検出コイル４１、４２からの信号を処理する信
号処理回路である。つぎに、上記構成の磁歪式歪センサ
の温度特性を調べた結果を説明する。初期の励磁周波数
を１０ｋＨｚとし、軸１に張力が０の時と３０００ｋｇ
の張力を加えた時について、張力−出力特性を測定し、
励磁周波数を初期の±２％可変させて、温度を２０℃〜
６０℃の範囲で変動させながら温度特性を測定した。そ
の結果を次の表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１から、周波数変動量が＋１％のとき、
温度ドリフトが０．５％と極めて小さくなっていること
がわかる。また、軸１に圧縮力を加えた場合もほぼ同様
の結果が得られた。したがって、励磁周波数を選定する
ことにより温度ドリフトの小さい磁歪式歪センサを実現
することができる。
温度ドリフトが０．５％と極めて小さくなっていること
がわかる。また、軸１に圧縮力を加えた場合もほぼ同様
の結果が得られた。したがって、励磁周波数を選定する
ことにより温度ドリフトの小さい磁歪式歪センサを実現
することができる。
【０００９】図２は本発明の第２の実施例を示す構成図
である。この場合、軸１と磁歪膜２の構成は第１の実施
例と同じであるが、異なるのは励磁回路５に励磁電流可
変モジュール５２を設け、第１および第２の励磁コイル
３１、３２によって生じる磁界の強さを調節できるよう
にしてある。また、信号処理回路６には原点・ゲイン調
節モジュール６１を設け、励磁電流可変モジュール５２
に連動して原点やゲインを調節し、歪と出力との関係が
変わらないようにしてある。つぎに、上記構成の磁歪式
歪センサの張力−出力特性を調べた結果を説明する。初
めに、軸１に０〜５０００ｋｇの張力を加えたとき、励
磁電流を固定して張力−出力特性を測定した。次に、軸
１に張力を０〜１０００ｋｇ加えたときに励磁電流を固
定値の５０％とし、１０００〜３０００ｋｇ加えたとき
に励磁電流を固定値の７０％とし、３０００〜５０００
ｋｇ加えたときに励磁電流を１００％とし、張力に応じ
て励磁電流を調節して張力−出力特性を測定した。その
結果を図３に示す。図３から、励磁電流を固定した場合
非直線性が１８％であったのに比べて、励磁電流を調節
した場合、非直線性が０．５％と極めて良好になってい
ることがわかる。軸１に圧縮力を加えた場合もほぼ同様
の結果が得られた。したがって、軸に印加する負荷に応
じて励磁電流を調節することによって、磁歪式歪センサ
の出力の直線性を広範囲に伸ばすことができる。
である。この場合、軸１と磁歪膜２の構成は第１の実施
例と同じであるが、異なるのは励磁回路５に励磁電流可
変モジュール５２を設け、第１および第２の励磁コイル
３１、３２によって生じる磁界の強さを調節できるよう
にしてある。また、信号処理回路６には原点・ゲイン調
節モジュール６１を設け、励磁電流可変モジュール５２
に連動して原点やゲインを調節し、歪と出力との関係が
変わらないようにしてある。つぎに、上記構成の磁歪式
歪センサの張力−出力特性を調べた結果を説明する。初
めに、軸１に０〜５０００ｋｇの張力を加えたとき、励
磁電流を固定して張力−出力特性を測定した。次に、軸
１に張力を０〜１０００ｋｇ加えたときに励磁電流を固
定値の５０％とし、１０００〜３０００ｋｇ加えたとき
に励磁電流を固定値の７０％とし、３０００〜５０００
ｋｇ加えたときに励磁電流を１００％とし、張力に応じ
て励磁電流を調節して張力−出力特性を測定した。その
結果を図３に示す。図３から、励磁電流を固定した場合
非直線性が１８％であったのに比べて、励磁電流を調節
した場合、非直線性が０．５％と極めて良好になってい
ることがわかる。軸１に圧縮力を加えた場合もほぼ同様
の結果が得られた。したがって、軸に印加する負荷に応
じて励磁電流を調節することによって、磁歪式歪センサ
の出力の直線性を広範囲に伸ばすことができる。
【００１０】図４は本発明の第３に実施例を示す構成図
である。この場合、第２の実施例とほぼ同じであるが、
トルクセンサとして形成したものである。すなわち、第
１および第２の励磁コイル３１、３２、第１および第２
の検出コイル４１、４２、励磁回路５、信号処理回路６
は第２の実施例と同じであるが、磁歪膜２を、軸方向に
間隔をおいたシェブロン状の第１の磁歪膜２１と第２の
磁歪膜２２に形成してある点が異なる。つぎに、上記構
成の磁歪式歪センサのトルク−出力特性を調べた結果を
説明する。初めに、軸１に±２０ｋｇｆｍのトルクを加
えたとき、励磁電流を固定し、トルク−出力特性を測定
した。次に、軸１にトルクを±８ｋｇｆｍを加えたとき
に、励磁電流を固定値の７０％とし、＋８〜＋１５ｋｇ
ｆｍのときに励磁電流を固定値の８５％とし、＋１５〜
＋２０ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の１００％と
し、−８〜−１５ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の
６５％とし、−１５〜１２０ｋｇｆｍのときに励磁電流
を固定値の５５％として励磁電流を調節し、トルク−出
力特性を測定した。その結果を図５に示す。図５から、
励磁電流を固定した場合、非直線性が１２％であったの
に比べて、励磁電流を調節した場合、非直線性が０．５
％と極めて良好になっていることがわかる。したがっ
て、軸に印加するトルクに応じて励磁電流を調節するこ
とによって、磁歪式トルクセンサの出力の直線性を広範
囲に伸ばすことができる。
である。この場合、第２の実施例とほぼ同じであるが、
トルクセンサとして形成したものである。すなわち、第
１および第２の励磁コイル３１、３２、第１および第２
の検出コイル４１、４２、励磁回路５、信号処理回路６
は第２の実施例と同じであるが、磁歪膜２を、軸方向に
間隔をおいたシェブロン状の第１の磁歪膜２１と第２の
磁歪膜２２に形成してある点が異なる。つぎに、上記構
成の磁歪式歪センサのトルク−出力特性を調べた結果を
説明する。初めに、軸１に±２０ｋｇｆｍのトルクを加
えたとき、励磁電流を固定し、トルク−出力特性を測定
した。次に、軸１にトルクを±８ｋｇｆｍを加えたとき
に、励磁電流を固定値の７０％とし、＋８〜＋１５ｋｇ
ｆｍのときに励磁電流を固定値の８５％とし、＋１５〜
＋２０ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の１００％と
し、−８〜−１５ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の
６５％とし、−１５〜１２０ｋｇｆｍのときに励磁電流
を固定値の５５％として励磁電流を調節し、トルク−出
力特性を測定した。その結果を図５に示す。図５から、
励磁電流を固定した場合、非直線性が１２％であったの
に比べて、励磁電流を調節した場合、非直線性が０．５
％と極めて良好になっていることがわかる。したがっ
て、軸に印加するトルクに応じて励磁電流を調節するこ
とによって、磁歪式トルクセンサの出力の直線性を広範
囲に伸ばすことができる。
【００１１】図６は本発明の第４に実施例を示す構成図
である。この場合、第３の実施例とほぼ同じであるが、
材質がマルエージング鋼からなる直径２７ｍｍの棒状の
軸１の表面に、深さ０．５ｍｍでシェブロン状の第１の
溝７１および第２の溝７２を間隔をあけて設けた点が異
なる。つぎに、上記構成の磁歪式歪センサのトルク−出
力特性を調べた結果を説明する。初めに、軸１に±２０
ｋｇｆｍのトルクを加えたとき、励磁電流を固定し、ト
ルク−出力特性を測定した。次に、軸１にトルクを±８
ｋｇｆｍを加えたときに、励磁電流を固定値の７５％と
し、＋８〜＋１５ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の
９０％とし、＋１５〜＋２０ｋｇｆｍのときに励磁電流
を固定値の１００％とし、−８〜−１５ｋｇｆｍのとき
に励磁電流を固定値の７０％とし、−１５〜１２０ｋｇ
ｆｍのときに励磁電流を固定値の６０％として励磁電流
を調節し、トルク−出力特性を測定した。その結果を図
７に示す。図７から、励磁電流を固定した場合、非直線
性が１５％であったのに比べて、励磁電流を調節した場
合、非直線性が０．５％と極めて良好になっていること
がわかる。したがって、軸に印加するトルクに応じて励
磁電流を調節することによって、磁歪式トルクセンサの
出力の直線性を広範囲に伸ばすことができる。なお、上
記第４の実施例では、材質がマルエージング鋼からなる
棒状の軸の表面に、シェブロン状の第１の溝および第２
の溝を間隔をあけて設けた場合について説明したが、非
磁性材料からなる棒状の軸に、軸方向に間隔をおいたシ
ェブロン状の第１の磁歪膜と第２の磁歪膜を形成して
も、同様に励磁電流を調節することによって直線性が改
善された結果が得られた。
である。この場合、第３の実施例とほぼ同じであるが、
材質がマルエージング鋼からなる直径２７ｍｍの棒状の
軸１の表面に、深さ０．５ｍｍでシェブロン状の第１の
溝７１および第２の溝７２を間隔をあけて設けた点が異
なる。つぎに、上記構成の磁歪式歪センサのトルク−出
力特性を調べた結果を説明する。初めに、軸１に±２０
ｋｇｆｍのトルクを加えたとき、励磁電流を固定し、ト
ルク−出力特性を測定した。次に、軸１にトルクを±８
ｋｇｆｍを加えたときに、励磁電流を固定値の７５％と
し、＋８〜＋１５ｋｇｆｍのときに励磁電流を固定値の
９０％とし、＋１５〜＋２０ｋｇｆｍのときに励磁電流
を固定値の１００％とし、−８〜−１５ｋｇｆｍのとき
に励磁電流を固定値の７０％とし、−１５〜１２０ｋｇ
ｆｍのときに励磁電流を固定値の６０％として励磁電流
を調節し、トルク−出力特性を測定した。その結果を図
７に示す。図７から、励磁電流を固定した場合、非直線
性が１５％であったのに比べて、励磁電流を調節した場
合、非直線性が０．５％と極めて良好になっていること
がわかる。したがって、軸に印加するトルクに応じて励
磁電流を調節することによって、磁歪式トルクセンサの
出力の直線性を広範囲に伸ばすことができる。なお、上
記第４の実施例では、材質がマルエージング鋼からなる
棒状の軸の表面に、シェブロン状の第１の溝および第２
の溝を間隔をあけて設けた場合について説明したが、非
磁性材料からなる棒状の軸に、軸方向に間隔をおいたシ
ェブロン状の第１の磁歪膜と第２の磁歪膜を形成して
も、同様に励磁電流を調節することによって直線性が改
善された結果が得られた。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、励
磁周波数を変えることにより温度ドリフトの小さい磁歪
式歪センサを実現することができると共に、励磁電流を
調節することにより張力、圧縮力またはトルクの検出出
力の直線性を良くすることができるので、検出電圧の温
度ドリフトが小さく、測定領域の広い高感度の磁歪式歪
センサを提供できる効果がある。
磁周波数を変えることにより温度ドリフトの小さい磁歪
式歪センサを実現することができると共に、励磁電流を
調節することにより張力、圧縮力またはトルクの検出出
力の直線性を良くすることができるので、検出電圧の温
度ドリフトが小さく、測定領域の広い高感度の磁歪式歪
センサを提供できる効果がある。
【図１】 本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】 本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図３】 本発明の第２の実施例の張力と出力の関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】 本発明の第３の実施例を示す構成図である。
【図５】 本発明の第３の実施例のトルクと出力の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】 本発明の第４の実施例を示す構成図である。
【図７】 本発明の第４の実施例のトルクと出力の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】 本発明の歪みと出力の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図９】 従来例を示す構成図である。
１：軸、１１：露出部、２：磁歪膜、２１：第１の磁歪
膜、２２：第２の磁歪膜、３１：第１の励磁コイル、３
２：第２の励磁コイル、４１：第１の検出コイル、４
２：第２の検出コイル、５：励磁回路、５１：励磁周波
数調節モジュール、５２：励磁電流可変モジュール、
６：信号処理回路、６１：原点・ゲイン調節モジュー
ル、７１：第１の溝、７２：第２の溝
膜、２２：第２の磁歪膜、３１：第１の励磁コイル、３
２：第２の励磁コイル、４１：第１の検出コイル、４
２：第２の検出コイル、５：励磁回路、５１：励磁周波
数調節モジュール、５２：励磁電流可変モジュール、
６：信号処理回路、６１：原点・ゲイン調節モジュー
ル、７１：第１の溝、７２：第２の溝
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも表面の一部に磁歪材料を有す
る歪伝達部材と、前記歪伝達部材の周囲に設けた少なく
とも２組の直列に接続された励磁コイルと、前記２組の
励磁コイルにそれぞれ対応し、かつ少なくとも１組が前
記磁歪材料に空隙を介して対向する２組の検出コイル
と、前記励磁コイルを励磁する励磁回路と、前記検出コ
イルの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁歪式歪
センサにおいて、前記励磁回路の出力を調節する手段を
設けたことを特徴とする磁歪式歪センサ。 - 【請求項２】 前記励磁回路の出力を調節する手段は、
励磁周波数を調節できる励磁周波数調節モジュールであ
る請求項１記載の磁歪式歪センサ。 - 【請求項３】 前記励磁回路の出力を調節する手段は、
励磁電流を可変できる励磁電流可変モジュールである請
求項１記載の磁歪式歪センサ。 - 【請求項４】 前記歪伝達部材が非磁性材料からなり、
前記磁歪材料が磁歪膜によって形成された請求項１から
３までのいずれか１項に記載の磁歪式歪センサ。 - 【請求項５】 前記磁歪材料は、軸方向に間隔を開けて
設けたシェブロン状の磁歪膜からなり、前記２組の検出
コイルは前記磁歪材料に対向する位置に設けられた請求
項１から３までのいずれか１項に記載の磁歪式歪セン
サ。 - 【請求項６】 前記歪伝達部材は、磁歪材料からなり、
かつ表面に軸方向に間隔を開けてシェブロン状の溝を設
けた請求項１から３までのいずれか１項に記載の磁歪式
歪センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33830995A JPH09159553A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 磁歪式歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33830995A JPH09159553A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 磁歪式歪センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159553A true JPH09159553A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18316929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33830995A Pending JPH09159553A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 磁歪式歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159553A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103293361A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 哈尔滨理工大学 | 基于双磁路可温度补偿的电流传感器及其电流检测方法 |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP33830995A patent/JPH09159553A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103293361A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 哈尔滨理工大学 | 基于双磁路可温度补偿的电流传感器及其电流检测方法 |
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