JPH09257603A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH09257603A JPH09257603A JP8090395A JP9039596A JPH09257603A JP H09257603 A JPH09257603 A JP H09257603A JP 8090395 A JP8090395 A JP 8090395A JP 9039596 A JP9039596 A JP 9039596A JP H09257603 A JPH09257603 A JP H09257603A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate surface
- coil
- yoke
- slit
- surface portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヨークの周方向の磁気抵抗の不均一をなく
し、零点の変動のない、安定した特性を備えた磁歪式ト
ルクセンサを提供する。 【解決手段】 少なくとも表面に磁気異方性部２を設け
た回転軸１と、回転軸１の近傍に同心円状に巻装された
単層の励磁・検出コイルまたは複層の励磁コイル３およ
び検出コイル４と、励磁コイル３と検出コイル４とから
引き出されたリード線６と、励磁コイル３と検出コイル
４とを囲み、外周板面部５１とその両側面に設けた側板
面部５２とから構成されたドーナツ状のヨーク５とを備
え、ヨーク５は外周板面部５１または側板面部５２に円
周方向に１周する一定幅を持ったスリット５４を設けて
あり、リード線６はスリット５４から外部に引き出され
ているものである。
し、零点の変動のない、安定した特性を備えた磁歪式ト
ルクセンサを提供する。 【解決手段】 少なくとも表面に磁気異方性部２を設け
た回転軸１と、回転軸１の近傍に同心円状に巻装された
単層の励磁・検出コイルまたは複層の励磁コイル３およ
び検出コイル４と、励磁コイル３と検出コイル４とから
引き出されたリード線６と、励磁コイル３と検出コイル
４とを囲み、外周板面部５１とその両側面に設けた側板
面部５２とから構成されたドーナツ状のヨーク５とを備
え、ヨーク５は外周板面部５１または側板面部５２に円
周方向に１周する一定幅を持ったスリット５４を設けて
あり、リード線６はスリット５４から外部に引き出され
ているものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体の逆磁歪効
果を利用した非接触式トルクセンサに関するもので、と
くに例えばロボット、工作機械などの回転駆動系の回転
軸のトルクを検出するトルクセンサに関する。
果を利用した非接触式トルクセンサに関するもので、と
くに例えばロボット、工作機械などの回転駆動系の回転
軸のトルクを検出するトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転駆動系を有するロボットやマ
ニピュレータおよび工作機械の制御に、非接触で、かつ
小形のトルクセンサが要求されている。このようなトル
クセンサには種々方式があるが、非接触で小形化に有利
な方式として磁歪式トルクセンサがある。これは、磁性
体に力が印加されると、磁性体の透磁率が変わるという
逆磁歪効果を利用してトルク検出を行うものである。例
えば図３に示すように、磁歪合金材からなる回転軸１の
表面に回転軸長の方向と角度をなした磁気異方性部２を
設け、磁気異方性部２に同心円状にそれぞれ一定のギャ
ップを保って巻回した励磁コイル３および検出コイル４
と、励磁コイルに励磁電流を通電する励磁回路（図示せ
ず）とを備え、回転軸１に加えられるトルクによって生
じる磁気異方性部２の透磁率の変化を検出コイル４のイ
ンピーダンスの変化として検出する。検出コイル４の外
側には磁性体からなるドーナツ状の箱体からなるヨーク
５を設けて、外部電磁ノイズを防ぐとともに、励磁電流
の消費電力を低減するようにしてある。ヨーク５は、図
４に示すように、外周板面部５１とその両側面に設けた
ドーナツ状の側板面部５２とからなり、外周板面部５１
および両方の側板面部５２に囲まれたドーナツ状空間
に、励磁コイル３と検出コイル４を収納し、励磁コイル
３と検出コイル４に接続するリード線６は、ヨーク５の
一方側の側板面部５２に設けた引出穴５３から引き出し
ている（例えば、特開平３−２１８４２７号）。
ニピュレータおよび工作機械の制御に、非接触で、かつ
小形のトルクセンサが要求されている。このようなトル
クセンサには種々方式があるが、非接触で小形化に有利
な方式として磁歪式トルクセンサがある。これは、磁性
体に力が印加されると、磁性体の透磁率が変わるという
逆磁歪効果を利用してトルク検出を行うものである。例
えば図３に示すように、磁歪合金材からなる回転軸１の
表面に回転軸長の方向と角度をなした磁気異方性部２を
設け、磁気異方性部２に同心円状にそれぞれ一定のギャ
ップを保って巻回した励磁コイル３および検出コイル４
と、励磁コイルに励磁電流を通電する励磁回路（図示せ
ず）とを備え、回転軸１に加えられるトルクによって生
じる磁気異方性部２の透磁率の変化を検出コイル４のイ
ンピーダンスの変化として検出する。検出コイル４の外
側には磁性体からなるドーナツ状の箱体からなるヨーク
５を設けて、外部電磁ノイズを防ぐとともに、励磁電流
の消費電力を低減するようにしてある。ヨーク５は、図
４に示すように、外周板面部５１とその両側面に設けた
ドーナツ状の側板面部５２とからなり、外周板面部５１
および両方の側板面部５２に囲まれたドーナツ状空間
に、励磁コイル３と検出コイル４を収納し、励磁コイル
３と検出コイル４に接続するリード線６は、ヨーク５の
一方側の側板面部５２に設けた引出穴５３から引き出し
ている（例えば、特開平３−２１８４２７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記前者の
従来技術では、ヨーク５に引出穴５３を設けてあるた
め、ヨーク５の磁気抵抗がコイルの引出穴５３の部分だ
けアンバランスとなり、ヨーク５の円周方向の磁気的乱
れが生じていた。回転軸１が回転せずにトルクを印加さ
せた場合は再現性の良い信号を出力するが、回転軸１を
回転させると、この磁気的乱れが回転軸の磁気異方性部
の円周方向の磁気不均一、あるいはヨークに対する回転
軸の偏心と組み合わさることによって、零点の変動が発
生するという問題があった。本発明は、ヨークの周方向
の磁気抵抗の不均一をなくし、零点の変動のない、安定
した特性を備えた磁歪式トルクセンサを提供することを
目的とするものである。
従来技術では、ヨーク５に引出穴５３を設けてあるた
め、ヨーク５の磁気抵抗がコイルの引出穴５３の部分だ
けアンバランスとなり、ヨーク５の円周方向の磁気的乱
れが生じていた。回転軸１が回転せずにトルクを印加さ
せた場合は再現性の良い信号を出力するが、回転軸１を
回転させると、この磁気的乱れが回転軸の磁気異方性部
の円周方向の磁気不均一、あるいはヨークに対する回転
軸の偏心と組み合わさることによって、零点の変動が発
生するという問題があった。本発明は、ヨークの周方向
の磁気抵抗の不均一をなくし、零点の変動のない、安定
した特性を備えた磁歪式トルク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、少なくとも表面に磁気異方性部を設けた
回転軸と、前記回転軸の近傍に同心円状に巻装された単
層または複層の励磁・検出コイルと、前記励磁・検出コ
イルとから引き出されたリード線と、前記励磁・検出コ
イルとを囲み、外周板面部とその両側面に設けた側板面
部とから構成されたドーナツ状のヨークとを備えた磁歪
式トルクセンサにおいて、前記ヨークは前記外周板面部
または側板面部に円周方向に１周する一定幅を持ったス
リットを設けてあり、前記リード線は前記スリットから
外部に引き出されているものである。
め、本発明は、少なくとも表面に磁気異方性部を設けた
回転軸と、前記回転軸の近傍に同心円状に巻装された単
層または複層の励磁・検出コイルと、前記励磁・検出コ
イルとから引き出されたリード線と、前記励磁・検出コ
イルとを囲み、外周板面部とその両側面に設けた側板面
部とから構成されたドーナツ状のヨークとを備えた磁歪
式トルクセンサにおいて、前記ヨークは前記外周板面部
または側板面部に円周方向に１周する一定幅を持ったス
リットを設けてあり、前記リード線は前記スリットから
外部に引き出されているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図１は本発明の実施例を示す斜視図
で、一部を切り欠いて示してある。図において、１はマ
ルエージング鋼からなる回転軸で、回転軸１の表面に
は、図２（ａ）に示したように、回転軸長の方向に対し
て４５°の角度をなした磁気異方性部２を円周方向に１
周するように設けてある。３は回転軸１２の周囲に空隙
を介して対向するように巻装した励磁コイル、４は励磁
コイル３の外側に巻装した検出コイル、５は励磁コイル
３と検出コイル４とを囲むように設けたドーナツ状のヨ
ークで、３％Ｓｉ−Ｆｅからなる磁性材料で、外周板面
部５１とその両側面に設けた側板面部５２とから構成し
てある。外周板面部５１の中央部には円周方向に１周す
る一定幅を持ったスリット５４を設けて、このスリット
５４から励磁コイル３および検出コイル４のリード線６
を引き出し、そのあと、リード線６の引出部以外のスリ
ット内は樹脂を充填してある。
ついて説明する。図１は本発明の実施例を示す斜視図
で、一部を切り欠いて示してある。図において、１はマ
ルエージング鋼からなる回転軸で、回転軸１の表面に
は、図２（ａ）に示したように、回転軸長の方向に対し
て４５°の角度をなした磁気異方性部２を円周方向に１
周するように設けてある。３は回転軸１２の周囲に空隙
を介して対向するように巻装した励磁コイル、４は励磁
コイル３の外側に巻装した検出コイル、５は励磁コイル
３と検出コイル４とを囲むように設けたドーナツ状のヨ
ークで、３％Ｓｉ−Ｆｅからなる磁性材料で、外周板面
部５１とその両側面に設けた側板面部５２とから構成し
てある。外周板面部５１の中央部には円周方向に１周す
る一定幅を持ったスリット５４を設けて、このスリット
５４から励磁コイル３および検出コイル４のリード線６
を引き出し、そのあと、リード線６の引出部以外のスリ
ット内は樹脂を充填してある。
【０００６】次の表１は、従来の側板面部５２に引出穴
を設けた場合と、本発明の外周板面部５１の中央部にス
リット５４を設けた場合の、回転軸１の回転に伴うリッ
プル値（Ｖｐｐ）と回転軸１を静止させた時の定格トル
ク出力（Ｖ）との関係を求めた結果である。
を設けた場合と、本発明の外周板面部５１の中央部にス
リット５４を設けた場合の、回転軸１の回転に伴うリッ
プル値（Ｖｐｐ）と回転軸１を静止させた時の定格トル
ク出力（Ｖ）との関係を求めた結果である。
【０００７】
【表１】
【０００８】この結果より、従来の構成に比べ、本発明
の構成の方がヨーク５の円周方向の磁気抵抗の不均一が
なくなったため、回転軸の回転に伴う出力変動が低下し
たことがわかる。なお、上記実施例では、円周方向に１
周する一定幅を持ったスリット５４を外周板面部５１の
中央部に設けた例について説明したが、図２（ｂ）に示
すように、円周方向に１周する一定幅を持ったスリット
５４を、いずれか一方の側板面部５２に設けて、リード
線６を引き出すようにしてもよい。以上の実施例では、
磁気異方性部として回転軸の表面に直接形状異方性を付
与した例について説明したが、磁歪膜を回転軸の表面に
形成した場合などでも有効である。また、ヨークの内側
に励磁コイルと検出コイルの複層のコイルを装着した例
について説明したが、単層のコイルを使用した場合、例
えば励磁電圧と、その励磁したコイルの電流の位相角の
ずれによってインピーダンス変化を検出するようにした
場合でも有効である。
の構成の方がヨーク５の円周方向の磁気抵抗の不均一が
なくなったため、回転軸の回転に伴う出力変動が低下し
たことがわかる。なお、上記実施例では、円周方向に１
周する一定幅を持ったスリット５４を外周板面部５１の
中央部に設けた例について説明したが、図２（ｂ）に示
すように、円周方向に１周する一定幅を持ったスリット
５４を、いずれか一方の側板面部５２に設けて、リード
線６を引き出すようにしてもよい。以上の実施例では、
磁気異方性部として回転軸の表面に直接形状異方性を付
与した例について説明したが、磁歪膜を回転軸の表面に
形成した場合などでも有効である。また、ヨークの内側
に励磁コイルと検出コイルの複層のコイルを装着した例
について説明したが、単層のコイルを使用した場合、例
えば励磁電圧と、その励磁したコイルの電流の位相角の
ずれによってインピーダンス変化を検出するようにした
場合でも有効である。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ヨ
ークの内側に収納した励磁コイルおよび検出コイルのリ
ード線を、ヨークの外周板面部の中央部に設けたスリッ
トから引き出すようにしてあるので、ヨークの円周方向
の磁気的乱れがなくなり、回転軸の回転に伴う零点変動
をなくすことができ、安定した特性を備えた磁歪式トル
クセンサを提供できる効果がある。
ークの内側に収納した励磁コイルおよび検出コイルのリ
ード線を、ヨークの外周板面部の中央部に設けたスリッ
トから引き出すようにしてあるので、ヨークの円周方向
の磁気的乱れがなくなり、回転軸の回転に伴う零点変動
をなくすことができ、安定した特性を備えた磁歪式トル
クセンサを提供できる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】 本発明の実施例を示す側断面図である。
【図３】 従来例を示す側断面図である。
【図４】 従来例を示す斜視図である。
１：回転軸、２：磁気異方性部、３：励磁コイル、４：
検出コイル、５：ヨーク、５１：外周板面部、５２：側
板面部、５３：引出穴、５４：スリット、６：リード線
検出コイル、５：ヨーク、５１：外周板面部、５２：側
板面部、５３：引出穴、５４：スリット、６：リード線
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも表面に磁気異方性部を設けた
回転軸と、前記回転軸の近傍に同心円状に巻装された単
層または複層の励磁・検出コイルと、前記励磁・検出コ
イルとから引き出されたリード線と、前記励磁・検出コ
イルとを囲み、外周板面部とその両側面に設けた側板面
部とから構成されたドーナツ状のヨークとを備えた磁歪
式トルクセンサにおいて、前記ヨークは前記外周板面部
または側板面部に円周方向に１周する一定幅を持ったス
リットを設けてあり、前記リード線は前記スリットから
外部に引き出されていることを特徴とする磁歪式トルク
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8090395A JPH09257603A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8090395A JPH09257603A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257603A true JPH09257603A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13997403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8090395A Pending JPH09257603A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257603A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156296A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-05-31 | Abb Ab | トルク変換器 |
| JP2002296127A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 回転センサ |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP8090395A patent/JPH09257603A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156296A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-05-31 | Abb Ab | トルク変換器 |
| JP2002296127A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 回転センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080622 |
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| FPAY | Renewal fee payment |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090622 |
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| FPAY | Renewal fee payment |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment |
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| FPAY | Renewal fee payment |
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