JPS606748Y2

JPS606748Y2 - 軸力計用磁気センサ

Info

Publication number: JPS606748Y2
Application number: JP10309379U
Authority: JP
Inventors: 清宮崎
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1985-03-05
Also published as: JPS5621738U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、磁性材料に応力が作用すると、その応力に関
連して、その磁性材料の鉄損が変化することを利用し、
組立構造物等を結合しているボルト等に作用している軸
力を鉄損を測定することにより求める軸力計に使用する
軸力計用磁気センサに関するものである。

一般に、ボルトで結合した組立構造物において、特に動
的荷重を受ける場合には、ボルトの疲労破断を防止する
ために、適正なボルトの軸力の管理が必要である。

そのため、ボルトの軸力の検出には、トルクレンチを使
用し、その締付トルクから軸力を検出する方法、ダイヤ
ルゲージ等を使用し、ボルトの寸法変化を測定して軸力
を検出する方法及びストレンゲージを使用してボルトに
作用する応力又は締付トルクを測定して軸力を検出する
方法が用いられている。

しかし、これ等の方法の内、トルクレンチやダイヤルゲ
ージを使用する方法は、測定精度や信頼性が劣り、スト
レンゲージを使用する方法は測定精度及び信頼性は良い
が、測定方法が複雑で現場では使用し難い等の欠点があ
る。

そこで、磁性材料の磁気特性、特に保磁力又は鉄損と、
その磁性材料に作用する応力との間に、第１図又は第２
図に示すような密接な関係があることを利用したボルト
の軸力計が製作されている。

第１図は磁性材料に作用する応力と鉄損の関係を示した
ものであり、第２図は磁性材料に作用する応力と鉄損変
化率の関係を示したものである。

こ）に、鉄損変化率とは、磁性材料に応力が作用しない
時の鉄損をＷ。

、成る大きさの応力が作用Ｗ、−Ｗした時の鉄損をＷｉとすると、 “ｗｏ。

×１００（％）で表わしたものである。

従って、成る磁性材料について、第１図又は第２図の関
係を実験で求めておけば、その磁性材料の鉄損を測定し
て、その磁性材料に作用している応力を求めることがで
きる。

通常、ボルトの鉄損を測定するには、第３図に示すよう
に、組立構造物６，６′を締付けているボルト５の頭部
に、断面はぼコの字形の鉄心２に一次コイル３及び二次
コイル４を巻いて構成された磁気センサ１を押し当てて
、−次コイル３を励磁すると、鉄心２からの磁束はボル
ト５の頭部内を矢印の方向に流れ、再び鉄心２に戻る閉
磁路が形成される。

この場合、磁気センサ１の一次コイル３の励磁電流と、
二次コイル４の出カニ次電圧を電力計に導入して、ボル
ト５の頭部の鉄損を測定することができる。

この測定された鉄損を演算器に導入し、予め実験で求め
ておいた第１図又は第２図の関係よりボルト５の応力を
求め、その応力からボルトの軸力を求めることができる
。

しかし、鉄損を測定する場合、磁気センサ１の一次コイ
ル３を交流電源により励磁し、鉄心２を磁化しボルト５
の頭部に密着させて作業者が磁気センサ１をボルト５の
頭部に手で押し付けて保持しなければならない。

また、多くのボルトの軸力を連続して測定する場合は、
各ボルト毎に作業者が手で磁気センサ１をボルト頭部に
押し付けるので、磁気センサ１と各ボルト頭部の接触状
態を同一に保持することは困難で、磁気センサ１と各ボ
ルト頭部の接触部に空隙が生じ、かつ空隙の大きさにば
らつきがある。

一般に、磁気センサ１とボルト頭部との接触部の空隙が
大きいほど、磁気センサ１の一次コイル３に流れる励磁
電流は増加するが、鉄損はかえって小さくなるので、ボ
ルトに同じ軸力が作用しても、空隙の大きさが異なると
、測定鉄損が異なり従って測定軸力が異なることになる
。

このため、磁気センサ１をボルト頭部に接触させる時そ
の接触状態を常に同じにして磁気センサ１とボルト頭部
の接触部の空隙を同一に保持しなければならない。

従来の磁気センサ１ではそれが困難なので、ボルトの軸
力を正しく測定することができないという欠点があった
。

また、磁気センサ１の一次コイル３に通電したま）で、
磁気センサ１をボルト頭部より取外したり、磁気センサ
１をボルト頭部に押し付けないで一次コイルに通電する
と、−次コイルに過電流が流れ、磁気センサ１の一次コ
イルや励磁回路を焼損するので、多数のボルトの軸力を
測定する場合、各ボルト毎に、磁気センサ１をボルト頭
部に押し付けてから一次コイル３に通電し、軸力測定後
、−次コイル３の通電を遮断してから、磁気センサ１を
ボルトの頭部から取外さなければならないという欠点が
あった。

また、多数のボルトの軸力を測定する場合に、各ボルト
毎に磁気センサ１を移動させるので、移動毎に磁気セン
サ１の各コイルの目出線は屈曲作用を受け、疲労により
各コイルの出口で断線し、測定が不可能になるという欠
点があった。

本考案は上記の点に鑑み、ボルト頭部に密着し脱落せず
、常に磁気センサとボルト頭部の同一接触状態を保持し
、磁気センサとボルト頭部が所定の位置に在る時だけ、
磁気センサの一次コイルを励磁し、所定の位置に無い時
は自動的に一次コイルの励磁電流を遮断して一次コイル
及び励磁回路の焼損を防止腰磁気センサの移動による日
出線の屈曲作用から日出線を保護腰疲労による目出線の
断線を防止するようにした軸力計用磁気センサを提供す
るものである。

以下、本考案の一実施例を図面について説明する。

第４図は本考案の一実施例の正面図、第５図は第４図の
Ａ矢視図、第６図ａは本考案の他の実施例の正面断面図
、第６図すは第６図ａのＢ矢視図、第７図ａは本考案の
更に他の実施例の正面断面図、第７図すは第７図ａのＣ
矢視図である。

第４図乃至第７図において同一番号は同一部材を示す。

第４図において、本考案の軸力計用磁気センサ７は、把
持部１１と頭部１２より成る本体８、本体８の頭部１２
の下部に設けられたボルト頭部に嵌合する凹部１３、凹
部１３の上面１４の中央上部に、−次側として一次コイ
ル２６を、二次側として二次コイル２７を断面はぼコの
字形の鉄心２８に巻装して戒り、鉄心２８の磁極側を凹
部１３側に向けて配置されたセンサ部９、凹部１３の上
面１４の上部にセンサ部９を囲むようにして配置された
少なくとも３個のスイッチ２０、センサ部９の口出線１
０を外部に取出す取出口１５をプラスチックで一体に成
形し、凹部１３の内側面１７に設けられ、ゴム等の弾性
体で作られたリップ１６より構成されている。

なお、３個のスイッチ２０は、その作動子２１の先端部
が一直線上になく、同一平面上に在るように配置され、
この３個の作動子２１の先端部により決定される平面は
、センサ部９の鉄心２８の磁極端面を含む平面と同−又
は平行するように構成されている。

また、３個のスイッチ２０とセンサ部９の一次コイル２
６は直列に接続され、各スイッチ２０の作動子２１が、
軸力を測定しようとするボルト頭部の上面に接触して作
動し、スイッチ２０が総てＯＮになってから、センサ部
９の１次コイル２６が励磁され、かつリップ１６の作用
で鉄心２８の磁極端面がボルト１８の頭部１９に密着す
るか、又は一定の空隙を保つように保持される。

本考案の軸力計用磁気センサ７は、以上のような構成を
有するので、把持部１１を持って凹部１３を、軸力を測
定しようとするボルト１８の頭部１９に合わせ、軸力計
用磁気センサ７を押し付けると、凹部１３はボルト１８
の頭部１９に嵌合し、凹部１３の内側面１７に設けられ
たリップ１６は、その弾性によりボルト１８の頭部１９
の側面に密着する。

と同時に３個の、スイッチ２０の作動子２１がボルト１
８の頭部１９と接触して作動し、スイッチ２０が総てＯ
Ｎになると、センサ部９の一次コイル２６が励磁される
。

この場合、既述のように、３個の作動子２１の先端部に
よって決定される平面と、センサ部９の鉄心２８の磁極
端面を含む平面は、同一か又は平行になるように構成さ
れているので、センサ部９の鉄心２８の磁極端面とボル
ト１８の頭部１９は密着又は一定空隙の状態を常に保持
できるので、空隙のばらつきは無く、初めに鉄損又は鉄
損変化率と軸力の関係を較正しておけば、常にボルト１
８の軸力を正しく測定することができる。

また、軸力測定後軸力計用磁気センサ７をボルト１８の
頭部１９より取外すと、各スイッチ２０の作動子２１が
復帰して、ＯＦＦになり、センサ部９の一次コイル２６
の励磁電流は自動的に遮断され、センサ部９の一次コイ
ル２６及びその励磁回路を焼損する恐れは全く無くなる
。

以上の設明では、スイッチ２０が３個の場合について述
べたがこれは、何も３個に限定されるものではなく、３
個以上でもよいことは自明である。

また、ボルト１８の頭部１９に嵌合している軸力計用磁
気センサ７は、把持部１１を持って引張れば、ボルト１
８の頭部１９から簡単に取外すことができる。

センサ部９の口出線１０は、本体８に設けられた取出口
１５で保護され、各コイルの出口で屈曲作用を受けない
ので、各コイル出口での断線の恐れもなく、殊に取出口
１５にゴムブツシュ等を緩衝材としてはめ込めば、一層
その保護効果を高めることができる。

なお、リップ１６は、プラスチック成形時に凹部１３の
内側面１７に埋込んでもよいし、凹部１３の内側面１７
に小穴を設けておき、それに接着剤と共にリップ１６を
嵌込んでもよい。

また、第６図ａ及び第６図すに示す軸力計用磁気センサ
２２のように、凹部１３の内側面１７の全周にリップ２
３を接着してもよく、第７図ａ及びｂに示す軸力計用磁
気センサ２４のように凹部１３の内側面１７にリップ２
５を断続して設けてもよい。

以上のように、本考案の軸力計用磁気センサは、その把
持部を持って、軸力を測定しようとするボルトの頭部に
押し当てることにより、その凹部に設けられたリップの
弾性により、ボルト頭部に密着するので、把持部から手
を離しても軸力計用磁気センサはボルト頭部から脱落す
ることはない。

また、センサ部の一次コイルは少なくとも３個のスイッ
チと直列に接続され、−直線上にない少なくとも３個の
スイッチの作動子の先端部の決定する平面と、センサ部
の鉄心の磁極端面を含む平面が同−又は平行になるよう
に構成されているので、スイッチが総てＯＮにならなけ
ればセンサ部の一次コイルは励磁されず、−次コイルが
励磁されると、センサ部の鉄心の磁極とボルト頭部の接
触部の状態はリップの作用により常に一定に保持される
のでボルトの軸力を正しく測定することができる。

また、軸力計用磁気センサをセンサ部の一次コイルを励
磁しそのま）で、ボルト頭部より取外した場合、少なく
とも１個のスイッチがＯＦＦになれば一次コイルの励磁
電流は自動的に遮断されるので、−次コイル及びその励
磁回路を焼損することはない。

また、センサ部の各コイル目出線は取出口で保護されて
いるので、軸力計用磁気センサをボルト頭部へ着脱する
毎に、目出線が受ける屈曲作用の繰返しによって、目出
線が疲労断線するのを防止することができ、かつ軸力計
用磁気センサをボルト頭部に取付けるには、把持部を持
ってボルト頭部に押し付けるだけでよく、ボルト頭部か
ら取外すには、把持部を持って引張ればよいので、その
操作が極めて簡単である等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性材料に作用する応力と鉄損の関係を示す図
、第２図は磁性材料に作用する応力と鉄損変化率の関係
を示す図、第３図はボルト頭部に従来の磁気センサを取
付けた正面断面図、第４図は本考案の一実施例の正面図
、第５図は第４図のＡ矢視図、第６図ａは本考案の他の
実施例正面断面図、第６図すは第６図ａのＢ矢視図、第
７図ａは本考案の更に他の実施例の正面断面図、第７図
すは第７図ａのＣ矢視図である。？、２２，２４・・・・・・軸力計用磁気センサ、８・
・・・・・本体、９・・・・・・センサ部、１０・・・
・・・口出線、１１・・・・・・把持部、１２・・・・
・・頭部、１３・・・・・・凹部、１５・・・・・・取
出口、１６，２３，２５・・・・・・リップ、１７・・
・・・・内側面、２０・・・・・・スイッチ、２１・・
・・・・作動子、２６・・・・・・−次コイル、２７・
・・・・・二次コイル、２８・・・・・・鉄心。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

把持部と頭部より成る本体と：この本体の頭部の下部に
設けられたボルト頭部に嵌合する凹部と；断面はぼコの
字形の鉄心に一次コイルと二次コイルを巻装して戒り、
前記凹部の上面のほぼ中央部に配置され、前記鉄心の磁
極を前記凹部側に向けたセンサ部と；このセンサ部を囲
むようにして前記凹部の上面の上部に、各作動子の先端
部が同一直線上になく同一平面上にあり、かつこの平面
が両磁極端面を含む平面と平行または同一になるように
配置され、前記センサ部の一次コイルと直列に接続され
た少なくとも３個のスイッチと；前記凹部の内側面に設
けられ、弾性体で作られたリップとよりなることを特徴
とする軸力計用磁気センサ。