JPH10221186A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH10221186A JPH10221186A JP4003697A JP4003697A JPH10221186A JP H10221186 A JPH10221186 A JP H10221186A JP 4003697 A JP4003697 A JP 4003697A JP 4003697 A JP4003697 A JP 4003697A JP H10221186 A JPH10221186 A JP H10221186A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yoke
- housing
- torque sensor
- magnetic anisotropic
- magnetic
- Prior art date
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- Pending
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数が少なく、組立作業が簡単な磁歪式
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の近傍に磁気異方性部２に空隙
を介して対向するように同心円状に巻装された単層また
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および検出コイル３とを囲むヨーク５と、ヨーク５
の外周を支持・固定するハウジング６とを備えた磁歪式
トルクセンサにおいて、ヨーク５とハウジング６との互
いに対向する少なくとも一方の面に半径方向に突出し、
かつ軸方向に伸びる突起部５１を設け、ハウジング６は
突起部５１を介してヨーク５を支持・固定してあるもの
である。したがって、別にリング状の保持部材などを使
用する必要がなく、環境の温度変化によるヨーク５の磁
気特性の変化が極めて小さく、かつ部品点数が少なく、
組立作業が簡単になる。
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の近傍に磁気異方性部２に空隙
を介して対向するように同心円状に巻装された単層また
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および検出コイル３とを囲むヨーク５と、ヨーク５
の外周を支持・固定するハウジング６とを備えた磁歪式
トルクセンサにおいて、ヨーク５とハウジング６との互
いに対向する少なくとも一方の面に半径方向に突出し、
かつ軸方向に伸びる突起部５１を設け、ハウジング６は
突起部５１を介してヨーク５を支持・固定してあるもの
である。したがって、別にリング状の保持部材などを使
用する必要がなく、環境の温度変化によるヨーク５の磁
気特性の変化が極めて小さく、かつ部品点数が少なく、
組立作業が簡単になる。
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４に示すように、回転軸１の表面に回転軸長の方
向に対して傾斜する複数の帯状、いわゆるカーク状の磁
歪膜からなる磁気異方性部２を設けてある。磁気異方性
部２の外周側には、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、
各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の外周
にはアルミ合金などの非鉄材料からなるハウジング６を
設けて回転機械などの部材に接着などにより支持・固定
してある。この場合、環境の温度変化によってヨーク５
やハウジング６が熱膨張または熱収縮を引き起こし、ヨ
ーク５とハウジング６の材料の熱膨張率の差があること
により、ヨーク５に引張力や押圧力が加わり、ヨークの
磁気特性が変化する。この環境の温度変化による磁気特
性の変化を防ぐために、図５に示すように、ヨーク５と
ハウジング６との間に非導電体で弾性体からなるリング
状の保持部材７を挿入しているものがある（例えば、特
開平５−１９６５６１８号、特開平８−７５５７３
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４に示すように、回転軸１の表面に回転軸長の方
向に対して傾斜する複数の帯状、いわゆるカーク状の磁
歪膜からなる磁気異方性部２を設けてある。磁気異方性
部２の外周側には、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、
各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の外周
にはアルミ合金などの非鉄材料からなるハウジング６を
設けて回転機械などの部材に接着などにより支持・固定
してある。この場合、環境の温度変化によってヨーク５
やハウジング６が熱膨張または熱収縮を引き起こし、ヨ
ーク５とハウジング６の材料の熱膨張率の差があること
により、ヨーク５に引張力や押圧力が加わり、ヨークの
磁気特性が変化する。この環境の温度変化による磁気特
性の変化を防ぐために、図５に示すように、ヨーク５と
ハウジング６との間に非導電体で弾性体からなるリング
状の保持部材７を挿入しているものがある（例えば、特
開平５−１９６５６１８号、特開平８−７５５７３
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とハウジング６との間に保持部
材７を挿入してあるため、部品点数が多くなると共に、
組立作業に多くの時間がかかるという問題があった。本
発明は、部品点数が少なく、組立作業が簡単な磁歪式ト
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とハウジング６との間に保持部
材７を挿入してあるため、部品点数が多くなると共に、
組立作業に多くの時間がかかるという問題があった。本
発明は、部品点数が少なく、組立作業が簡単な磁歪式ト
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前記磁気異方性部に空隙
を介して対向するよう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
を囲むヨークと、前記ヨークの外周を支持・固定するハ
ウジングとを備えた磁歪式トルクセンサにおいて、前記
ヨークと前記ハウジングとの互いに対向する少なくとも
一方の面に半径方向に突出し、かつ軸方向に伸びる突起
部を設け、前記ハウジングは前記突起部を介して前記ヨ
ークを支持・固定してあるものである。
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前記磁気異方性部に空隙
を介して対向するよう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
を囲むヨークと、前記ヨークの外周を支持・固定するハ
ウジングとを備えた磁歪式トルクセンサにおいて、前記
ヨークと前記ハウジングとの互いに対向する少なくとも
一方の面に半径方向に突出し、かつ軸方向に伸びる突起
部を設け、前記ハウジングは前記突起部を介して前記ヨ
ークを支持・固定してあるものである。
【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正面図で
一部を切り欠いて示してある。図２はそのＡ−Ａ’断面
に沿う側断面図である。図において、１はマルエージン
グ鋼からなる回転軸、２は回転軸１の表面に、回転軸長
の方向に対して４５°の角度をなしたカーク状の磁気異
方性部で、回転軸１を円周方向に１周するように設けて
ある。３は磁気異方性部２の周囲に空隙を介してそれぞ
れ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である。５は励磁コイル
３と検出コイル４とを囲むように固定したヨークで、３
％Ｓｉ−Ｆｅからなる磁性材料で構成されている。５１
はヨーク５の外周に等間隔に、かつ半径方向に突出し、
軸方向に伸びる突起部で、各突起部５１の円周方向の長
さの合計がヨーク５の円周長さの１／１０程度の長さに
してある。６はヨーク５の外周に設けたアルミ合金から
なるハウジングで、ハウジング６の内面に対向するヨー
ク５の外周を突起部５１で接触させて支持し、互いの接
触面には接着剤を塗布して、ヨーク５とハウジング６を
固定してある。なお、磁気異方性部２の形成方法には、
スパッタ法、湿式メッキ法または真空蒸着法などにより
Ｎｉ−Ｆｅ合金などの磁歪膜を形成する方法もある。
ついて説明する。図１は本発明の実施例を示す正面図で
一部を切り欠いて示してある。図２はそのＡ−Ａ’断面
に沿う側断面図である。図において、１はマルエージン
グ鋼からなる回転軸、２は回転軸１の表面に、回転軸長
の方向に対して４５°の角度をなしたカーク状の磁気異
方性部で、回転軸１を円周方向に１周するように設けて
ある。３は磁気異方性部２の周囲に空隙を介してそれぞ
れ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である。５は励磁コイル
３と検出コイル４とを囲むように固定したヨークで、３
％Ｓｉ−Ｆｅからなる磁性材料で構成されている。５１
はヨーク５の外周に等間隔に、かつ半径方向に突出し、
軸方向に伸びる突起部で、各突起部５１の円周方向の長
さの合計がヨーク５の円周長さの１／１０程度の長さに
してある。６はヨーク５の外周に設けたアルミ合金から
なるハウジングで、ハウジング６の内面に対向するヨー
ク５の外周を突起部５１で接触させて支持し、互いの接
触面には接着剤を塗布して、ヨーク５とハウジング６を
固定してある。なお、磁気異方性部２の形成方法には、
スパッタ法、湿式メッキ法または真空蒸着法などにより
Ｎｉ−Ｆｅ合金などの磁歪膜を形成する方法もある。
【０００６】環境の温度変化が生じた場合、鉄製のヨー
ク５とアルミ合金製のハウジング６との間の熱膨張や熱
収縮の差に基づいてヨーク５に加わる引張力や押圧力
は、接触面積が小さい突起部５１にのみ集中し、ヨーク
５の大部分には影響を与えない。したがって、環境の温
度変化によるヨーク５の磁気特性の変化は極めて小さく
なる。その結果、本発明の実施例について、実験で検出
出力の零点変動（定格比％）を確認したところ、図３に
示すように、ヨーク５に突起部５１を設けない場合に比
べて１／１０程度に低減していることがわかった。な
お、上記実施例ではヨークの外周に突起部５１を設け
て、ハウジング６の内周を突起部５１に固定した例につ
いて説明したが、ハウジング６の内側に突起部を設けて
ヨーク５の外周と接触させて固定するか、またはヨーク
５とハウジングの両方に突起部を設けて、突起部どうし
を固定するようにしても同様の効果が得られる。このよ
うに、ヨーク５またはハウジング６の互いに対向する面
の一方側または両方に突起部を設けて、突起部を介して
互いに固定してあるので、従来例に示した弾性体からな
るリング状の保持部材などを使用する必要がなくなる。
ク５とアルミ合金製のハウジング６との間の熱膨張や熱
収縮の差に基づいてヨーク５に加わる引張力や押圧力
は、接触面積が小さい突起部５１にのみ集中し、ヨーク
５の大部分には影響を与えない。したがって、環境の温
度変化によるヨーク５の磁気特性の変化は極めて小さく
なる。その結果、本発明の実施例について、実験で検出
出力の零点変動（定格比％）を確認したところ、図３に
示すように、ヨーク５に突起部５１を設けない場合に比
べて１／１０程度に低減していることがわかった。な
お、上記実施例ではヨークの外周に突起部５１を設け
て、ハウジング６の内周を突起部５１に固定した例につ
いて説明したが、ハウジング６の内側に突起部を設けて
ヨーク５の外周と接触させて固定するか、またはヨーク
５とハウジングの両方に突起部を設けて、突起部どうし
を固定するようにしても同様の効果が得られる。このよ
うに、ヨーク５またはハウジング６の互いに対向する面
の一方側または両方に突起部を設けて、突起部を介して
互いに固定してあるので、従来例に示した弾性体からな
るリング状の保持部材などを使用する必要がなくなる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ヨ
ークとハウジングを固定する場合、互いに対向する少な
くとも一方の面に突起部を設け、その突起部を介してヨ
ークとハウジングを固定するようにしてあるので、別に
リング状の保持部材などを使用する必要がなく、環境の
温度変化によるヨークの磁気特性の変化が極めて小さ
く、かつ部品点数が少なく、組立作業が簡単な磁歪式ト
ルクセンサを提供できる効果がある。
ークとハウジングを固定する場合、互いに対向する少な
くとも一方の面に突起部を設け、その突起部を介してヨ
ークとハウジングを固定するようにしてあるので、別に
リング状の保持部材などを使用する必要がなく、環境の
温度変化によるヨークの磁気特性の変化が極めて小さ
く、かつ部品点数が少なく、組立作業が簡単な磁歪式ト
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正面図である。
【図２】 本発明の実施例を示す側断面図である。
【図３】 本発明の実施例の作用を示す説明図である。
【図４】 従来例を示す側断図である。
【図５】 他の従来例を示す側断図である。
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：突起部、６：ハウジン
グ、７：保持部材
検出コイル、５：ヨーク、５１：突起部、６：ハウジン
グ、７：保持部材
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正内容】
【図５】
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前記磁気異方性部に空隙
を介して対向するよう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
を囲むヨークと、前記ヨークの外周を支持・固定するハ
ウジングとを備えた磁歪式トルクセンサにおいて、前記
ヨークと前記ハウジングとの互いに対向する少なくとも
一方の面に半径方向に突出し、かつ軸方向に伸びる突起
部を設け、前記ハウジングは前記突起部を介して前記ヨ
ークを支持・固定してあ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 |
|---|---|---|---|
| JP4003697A JPH10221186A (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003697A JPH10221186A (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221186A true JPH10221186A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12569691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003697A Pending JPH10221186A (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10221186A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014032207A (ja) * | 2008-12-16 | 2014-02-20 | Lg Innotek Co Ltd | パワーステアリングセンサ組立体 |
| JP2020197496A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP4003697A patent/JPH10221186A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014032207A (ja) * | 2008-12-16 | 2014-02-20 | Lg Innotek Co Ltd | パワーステアリングセンサ組立体 |
| JP2020197496A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ |
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