JPS60122341A - 座金式磁気センサ - Google Patents
座金式磁気センサInfo
- Publication number
- JPS60122341A JPS60122341A JP22985583A JP22985583A JPS60122341A JP S60122341 A JPS60122341 A JP S60122341A JP 22985583 A JP22985583 A JP 22985583A JP 22985583 A JP22985583 A JP 22985583A JP S60122341 A JPS60122341 A JP S60122341A
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- JP
- Japan
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- core
- bolt
- magnetic sensor
- iron core
- type magnetic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
- G01L5/243—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using washers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明は、磁性材料に応力が作用すると、その応力に関
連して磁性材料の鉄損が変化することを利用して、ボル
ト・ナツトと組立構造物との間に座金式磁気センサを挿
入し、ボルトを締付けることにより、座金式磁気センサ
で鉄損を測定し、その測定した鉄損を軸力変換器で軸力
に変換して、ボルトに作用する軸力を測定する磁気軸力
計に使用する座金式磁気センサに関するものである。
連して磁性材料の鉄損が変化することを利用して、ボル
ト・ナツトと組立構造物との間に座金式磁気センサを挿
入し、ボルトを締付けることにより、座金式磁気センサ
で鉄損を測定し、その測定した鉄損を軸力変換器で軸力
に変換して、ボルトに作用する軸力を測定する磁気軸力
計に使用する座金式磁気センサに関するものである。
[発明の技術的背景]
一般に、ボルト・ナツトで締結された組立構造物におい
ては、適正なボルトの軸力の管理が必要−2− である。通常、ボルトの軸力は、トルク法により、ポル
1−締イ」時の締付トルクによって管理されている。し
かし、この1〜ルク法は、ポル1〜・ナツトのねじ而や
、ポルl〜・ナツトと被締結物の接触面の摩擦係数のば
らつきが大きいため、ボルトの軸力を所定値に管理する
ことは困難で、ボルトの軸力に大きなばらつきが生ずる
という欠点があった。
ては、適正なボルトの軸力の管理が必要−2− である。通常、ボルトの軸力は、トルク法により、ポル
1−締イ」時の締付トルクによって管理されている。し
かし、この1〜ルク法は、ポル1〜・ナツトのねじ而や
、ポルl〜・ナツトと被締結物の接触面の摩擦係数のば
らつきが大きいため、ボルトの軸力を所定値に管理する
ことは困難で、ボルトの軸力に大きなばらつきが生ずる
という欠点があった。
従って、最近では、磁性材料の鉄損と、磁性材料に作用
する引張応力及び圧縮応力の間には、第1図に示す様な
密接な関係があることを利用して、磁性材料で作られた
ボルトの鉄損を測定して、その測定された鉄損から前記
ボルトに作用している軸力を測定する磁気的方法が用い
られている。
する引張応力及び圧縮応力の間には、第1図に示す様な
密接な関係があることを利用して、磁性材料で作られた
ボルトの鉄損を測定して、その測定された鉄損から前記
ボルトに作用している軸力を測定する磁気的方法が用い
られている。
第1図は、横軸に引張応力及び圧縮応力を、縦軸に鉄損
を取り、磁性材料に作用する応力と鉄損の関係を示した
ものである。第1図から明らかなにうに、磁性材料に圧
縮応力が作用する時は、圧縮応力と鉄損はほぼ直線関係
にあるので、この関係を利用して、鉄損を測定すれば、
高い精度で磁性材料に作用している圧縮応力をめること
かで− 3 − きる。
を取り、磁性材料に作用する応力と鉄損の関係を示した
ものである。第1図から明らかなにうに、磁性材料に圧
縮応力が作用する時は、圧縮応力と鉄損はほぼ直線関係
にあるので、この関係を利用して、鉄損を測定すれば、
高い精度で磁性材料に作用している圧縮応力をめること
かで− 3 − きる。
一般に、組立構造物をボルトで締付けると、ボルトの軸
部には長手方向に引張り応力が作用し、その半径方向に
はポアソン比に従った圧縮応力が作用する。また、ボル
トの頭部表層部には、そのポル!への軸力に対応する圧
縮応力が円周方向と半径方向に発生する。従って、ボル
トの頭部上面の中心部の鉄損を測定して、その圧縮応力
をめれば、ボルトに作用する軸力をめることができる。
部には長手方向に引張り応力が作用し、その半径方向に
はポアソン比に従った圧縮応力が作用する。また、ボル
トの頭部表層部には、そのポル!への軸力に対応する圧
縮応力が円周方向と半径方向に発生する。従って、ボル
トの頭部上面の中心部の鉄損を測定して、その圧縮応力
をめれば、ボルトに作用する軸力をめることができる。
通常、上述の関係を用いて、磁性材料で作られたボルト
の鉄損を測定するには、第2図に示すように、組立構造
物1,1′を締結してい・るボルト2及びナツト3の内
、ボルト2の頭部上面に磁気センサ4を当接させて鉄損
を測定し、その測定した鉄損を軸力変換器(図示ぜず)
に入力し、鉄損を軸力に変換して、ポル]〜2の軸力を
測定する。
の鉄損を測定するには、第2図に示すように、組立構造
物1,1′を締結してい・るボルト2及びナツト3の内
、ボルト2の頭部上面に磁気センサ4を当接させて鉄損
を測定し、その測定した鉄損を軸力変換器(図示ぜず)
に入力し、鉄損を軸力に変換して、ポル]〜2の軸力を
測定する。
磁気センサ4は、断面路コの字形の鉄心5に一次]イル
(励磁コイル)6及び二次コイル(出カニ次電圧コイル
)7を巻いて構成され、−次コイル6の口出線8を外部
電鯨(図示せず)に、二次コー 4 − イル8の日出線9を制御装置(図示せず)に接続し、−
次コイル6を交流励磁すると、鉄心5からの磁束はボル
ト2の頭部表層部を矢印の方向に流れ、再び鉄心5に戻
る閉磁路を形成する。この場合、二次コイル7に誘起さ
れる出カニ次電圧を、予め設定された設定電圧に等しく
なるように、−次コイル6の励1i電流を制御し、ボル
ト2の頭部表層部を流れる磁束を一定になるようにして
、−次コイル6の励磁電流と、二次コイル7の出カニ次
電圧を鉄損測定器(図示せず)に入力すれば、ポル1−
2の頭部上面の中心部の鉄損を測定することができる。
(励磁コイル)6及び二次コイル(出カニ次電圧コイル
)7を巻いて構成され、−次コイル6の口出線8を外部
電鯨(図示せず)に、二次コー 4 − イル8の日出線9を制御装置(図示せず)に接続し、−
次コイル6を交流励磁すると、鉄心5からの磁束はボル
ト2の頭部表層部を矢印の方向に流れ、再び鉄心5に戻
る閉磁路を形成する。この場合、二次コイル7に誘起さ
れる出カニ次電圧を、予め設定された設定電圧に等しく
なるように、−次コイル6の励1i電流を制御し、ボル
ト2の頭部表層部を流れる磁束を一定になるようにして
、−次コイル6の励磁電流と、二次コイル7の出カニ次
電圧を鉄損測定器(図示せず)に入力すれば、ポル1−
2の頭部上面の中心部の鉄損を測定することができる。
ポル1に軸力が作用している時の鉄損をWi1ボルトに
軸力が作用していないときの鉄損をWOとすると、この
ときの鉄損変化!(Wi−WO)は、第1図の関係から
、ポルl−2の頭部に作用する圧縮応力即ちボルトの軸
力にほぼ比例するため、(W 1−Wo )に比例定数
αを乗じた次式から、ボルト2の軸力をめることができ
る。
軸力が作用していないときの鉄損をWOとすると、この
ときの鉄損変化!(Wi−WO)は、第1図の関係から
、ポルl−2の頭部に作用する圧縮応力即ちボルトの軸
力にほぼ比例するため、(W 1−Wo )に比例定数
αを乗じた次式から、ボルト2の軸力をめることができ
る。
ボルトの軸力=α(W i −Wo )・・・・・・・
・・(1)−5− ここに、比例定数αは磁束量、ボルトの太さ、材質、磁
気センサの種類等により決まるものであり、同一ロット
のボルト内においては、略同−と見なせる。
・・(1)−5− ここに、比例定数αは磁束量、ボルトの太さ、材質、磁
気センサの種類等により決まるものであり、同一ロット
のボルト内においては、略同−と見なせる。
[背景技術の問題点]
ところで、上記の様にボルトの頭部上面に磁気センサを
当接させて鉄損を測定する場合、ボルトの頭部上面に浮
出し文字や仕上げの荒い凹凸があると、磁気センサをボ
ルト頭部上面に当接させた場合に、両者の接触部に空隙
を生じ、この空隙が鉄損の測定精度に大きな影響を及ぼ
し、ボルトの軸力を正確に測定できないという欠点があ
った。
当接させて鉄損を測定する場合、ボルトの頭部上面に浮
出し文字や仕上げの荒い凹凸があると、磁気センサをボ
ルト頭部上面に当接させた場合に、両者の接触部に空隙
を生じ、この空隙が鉄損の測定精度に大きな影響を及ぼ
し、ボルトの軸力を正確に測定できないという欠点があ
った。
[発明の目的]
本発明は、上記の如き従来の磁気センサの問題点を解決
するためになされたもので、ボルト頭部上面の浮出し文
字等に関係なく鉄損を測定でき、正確な軸力の測定を可
能とした磁気軸力計に使用する座金式磁気センサを提供
することにある。
するためになされたもので、ボルト頭部上面の浮出し文
字等に関係なく鉄損を測定でき、正確な軸力の測定を可
能とした磁気軸力計に使用する座金式磁気センサを提供
することにある。
[発明の概要]
本発明の座金式磁気センサは、中央部にボルドー 6
− の挿入孔を持つリング状鉄心の側面に、鉄心内部を貫通
する横孔を設け、この横孔内に間数コイル及び二次のコ
イルを巻装したものである。
− の挿入孔を持つリング状鉄心の側面に、鉄心内部を貫通
する横孔を設け、この横孔内に間数コイル及び二次のコ
イルを巻装したものである。
[発明の実施例]
本発明の座金式磁気センサの一実施例を、第3図以下の
図面に従って具体的に説明する。
図面に従って具体的に説明する。
第3図及び第4図は、本発明の第1実施例を示すもので
ある。この第1実施例において、鉄心20は、中央にボ
ルト挿入用の開口部21を持ち、上下表面を平滑に仕上
げたリング状の部材で、このリング状鉄心20の外側面
から中央の開口部21にかけて、鉄心20を貫通する複
数本の横孔22が放射状に設【プられている。−次コイ
ル23と二次コイル24とは、この放射状の横孔22内
に巻装されている。即ち、各コイル23.24の一端を
鉄心20の外側面から横孔22a内に挿入し、コイル先
端をリング状鉄心20の中央開口部21内に引出した後
、このコイル先端を隣接する横孔22bから鉄心2oの
外側面に引出した後、隣接する横孔22cから再び鉄心
中央に挿入するどい−7− う作業を繰返すことで、鉄心20に間数コイル23と二
次コイル24とが巻装される。
ある。この第1実施例において、鉄心20は、中央にボ
ルト挿入用の開口部21を持ち、上下表面を平滑に仕上
げたリング状の部材で、このリング状鉄心20の外側面
から中央の開口部21にかけて、鉄心20を貫通する複
数本の横孔22が放射状に設【プられている。−次コイ
ル23と二次コイル24とは、この放射状の横孔22内
に巻装されている。即ち、各コイル23.24の一端を
鉄心20の外側面から横孔22a内に挿入し、コイル先
端をリング状鉄心20の中央開口部21内に引出した後
、このコイル先端を隣接する横孔22bから鉄心2oの
外側面に引出した後、隣接する横孔22cから再び鉄心
中央に挿入するどい−7− う作業を繰返すことで、鉄心20に間数コイル23と二
次コイル24とが巻装される。
なお、各コイル23.24の巻回数は、座金式磁気セン
サの大小により鉄心20に対して数ターンから数十ター
ン巻回され、各コイルの端部は、日出線として鉄心20
の外側面に引出されている。
サの大小により鉄心20に対して数ターンから数十ター
ン巻回され、各コイルの端部は、日出線として鉄心20
の外側面に引出されている。
また、鉄心20の外側面及び開口部21の内周面には、
この部分に露出する各コイル23.24の位置に合せて
溝25を形成し、この溝25内に各コイルを這わせるこ
と〜で、各コイルが鉄心の側面から大きく突出し、ボル
トに接触することがない様にすることも可能である。
この部分に露出する各コイル23.24の位置に合せて
溝25を形成し、この溝25内に各コイルを這わせるこ
と〜で、各コイルが鉄心の側面から大きく突出し、ボル
トに接触することがない様にすることも可能である。
この様な構成の本実施例の座金式磁気センサにおいては
、鉄心20は一部材から構成され、ボルト、ナツトまた
は組立構造物と接触する部分に凹凸が全くないので、従
来鉄損の測定に当って誤差の原因となっていたボルト頭
部上面の浮出し文字等によるギャップの問題が解消され
、その結果、この座金式磁気センサによって測定される
鉄損値の測定精度は向上しポル1〜の軸力を正確に測定
で−8− きる。
、鉄心20は一部材から構成され、ボルト、ナツトまた
は組立構造物と接触する部分に凹凸が全くないので、従
来鉄損の測定に当って誤差の原因となっていたボルト頭
部上面の浮出し文字等によるギャップの問題が解消され
、その結果、この座金式磁気センサによって測定される
鉄損値の測定精度は向上しポル1〜の軸力を正確に測定
で−8− きる。
次に、第5図及び第6図に示す本発明の第2実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
この第2実施例は、中央にボルト挿入用の開口部21を
持つリング状鉄心20に、その外側面から外側面にかけ
て貫通する6本の直線状横孔22を、各横孔の開口部2
6が六角形の頂点となるように位置をずらして設けたも
のである。−次コイル23と二次コイル24とは、初め
の横孔22aの開口部26aから鉄心20内に挿入され
、隣接する横孔の開口部26bから一旦鉄心20外部に
引出された後、再びその開口部26bから横孔22b内
に挿入される。以下この作業を繰返すことにより、鉄心
20内部に穿孔された六角形の横孔22に沿って、−次
コイル23と二次コイル24とが巻装されている。
持つリング状鉄心20に、その外側面から外側面にかけ
て貫通する6本の直線状横孔22を、各横孔の開口部2
6が六角形の頂点となるように位置をずらして設けたも
のである。−次コイル23と二次コイル24とは、初め
の横孔22aの開口部26aから鉄心20内に挿入され
、隣接する横孔の開口部26bから一旦鉄心20外部に
引出された後、再びその開口部26bから横孔22b内
に挿入される。以下この作業を繰返すことにより、鉄心
20内部に穿孔された六角形の横孔22に沿って、−次
コイル23と二次コイル24とが巻装されている。
この様な構成の第2実施例においては、前記の実施例と
同様に鉄心20が一部材で上下表面が平滑に仕上げられ
ているので、ボルト頭部上面の浮出し文字等に関係なく
、ボルトの軸力測定を高精−9一 度で行える利点がある。しかも、横孔22がリング状鉄
心20の外側面から外側面辷かけて直線状に設けられて
いるので、前記の実施例の様に蛇行状にコイルを巻装す
るものに比較すると、横孔22内に対するコイルの挿入
作業が容易に実施できる利点がある。なお、この第2実
施例において、鉄心内に貫通させる横孔の数は6本に限
るものではなく、全体として多角形状に配置されれば、
これより少なくても多くても良い。
同様に鉄心20が一部材で上下表面が平滑に仕上げられ
ているので、ボルト頭部上面の浮出し文字等に関係なく
、ボルトの軸力測定を高精−9一 度で行える利点がある。しかも、横孔22がリング状鉄
心20の外側面から外側面辷かけて直線状に設けられて
いるので、前記の実施例の様に蛇行状にコイルを巻装す
るものに比較すると、横孔22内に対するコイルの挿入
作業が容易に実施できる利点がある。なお、この第2実
施例において、鉄心内に貫通させる横孔の数は6本に限
るものではなく、全体として多角形状に配置されれば、
これより少なくても多くても良い。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば第7図の様に、複数の横孔が鉄心に対し全体とし
て放射状に配置され、且つこの横孔内に、各コイルが鉄
心の円周方向に沿って配置された複数のリング状に巻装
されている様なものも含むものである。
例えば第7図の様に、複数の横孔が鉄心に対し全体とし
て放射状に配置され、且つこの横孔内に、各コイルが鉄
心の円周方向に沿って配置された複数のリング状に巻装
されている様なものも含むものである。
[発明の効果]
以上の通り、本発明の座金式磁気センサによれば、ボル
ト頭部上面に浮出し文字や仕上げの荒い凹凸があっても
これに関係なく鉄損を測定でき、磁気軸力計のボルトの
軸力の測定精度を向上させ−10− ることができる等その効果は大である。
ト頭部上面に浮出し文字や仕上げの荒い凹凸があっても
これに関係なく鉄損を測定でき、磁気軸力計のボルトの
軸力の測定精度を向上させ−10− ることができる等その効果は大である。
第1図は磁性材料の応力と鉄損の関係を表わす特性曲線
図、第2図は従来の磁気センサをボルト頭部上面中心部
に当接させて鉄損を測定する方法を説明する断面図、第
3図は本発明の座金式磁気センサの第1実施例を示す横
断面図、第4図は第3図A−A線の断面図、第5図は本
発明の座金式磁気センサの第2実施例を示す横断面図、
第6図は第5図B−B線の断面図、第7図は本発明の座
金式磁気センサの第3実施例を示す横断面図である。 1.1′・・・組立構造物、2・・・ボルト、3・・・
ナツト、4・・・磁気センサ、5・・・鉄心、6・・・
−次コイル、7・・・二次コイル、8,9・・・口出線
、20・・・鉄心、21・・・開口部、22・・・横孔
、23・・・−次コイル、24・・・二次コイル、25
・・・溝、26・・・開口部。 −11= 第1図 令 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
図、第2図は従来の磁気センサをボルト頭部上面中心部
に当接させて鉄損を測定する方法を説明する断面図、第
3図は本発明の座金式磁気センサの第1実施例を示す横
断面図、第4図は第3図A−A線の断面図、第5図は本
発明の座金式磁気センサの第2実施例を示す横断面図、
第6図は第5図B−B線の断面図、第7図は本発明の座
金式磁気センサの第3実施例を示す横断面図である。 1.1′・・・組立構造物、2・・・ボルト、3・・・
ナツト、4・・・磁気センサ、5・・・鉄心、6・・・
−次コイル、7・・・二次コイル、8,9・・・口出線
、20・・・鉄心、21・・・開口部、22・・・横孔
、23・・・−次コイル、24・・・二次コイル、25
・・・溝、26・・・開口部。 −11= 第1図 令 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
Claims (4)
- (1) 中央にポル1〜挿入用の開口部を持つリング状
鉄心の側面に、鉄心内部を貫通する複数本の横孔を設け
、この横孔内に一次コイル及び二次コイルを鉄心の上下
表面に露出することのない様に巻装したことを特徴とす
る座金式磁気センサ。 - (2) 鉄心の側面に設けられた複数本の横孔が、夫々
鉄心の外側面と中央の開口部とを貫通するもので、これ
らの横孔が鉄心に対し全体として放射状に配置され、月
つこの横孔内に各コイルが蛇行状に巻装されている特許
請求の範囲第1項記載の座金式磁気センサ。 - (3) 鉄心の側面に設けられPc複数本の横孔が、夫
々鉄心の外側面と中央の開口部とを貫通するもので、こ
れらの横孔が鉄心に対し全体として放射状に配置され、
且つこの横孔内に各コイルが鉄心の円周方向に沿って配
置された複数のリング状に−1− 巻装されている特許請求の範囲第1項記載の座金式磁気
センサ。 - (4) 鉄心の側面に設けられた複数本の横孔が、夫々
鉄心の外側面と外側面とを貫通する直線状のもので、こ
れらの横孔が鉄心に対して多角形状に隣接して設けられ
ている特許請求の範囲第1項記載の座金式磁気センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22985583A JPS60122341A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 座金式磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22985583A JPS60122341A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 座金式磁気センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60122341A true JPS60122341A (ja) | 1985-06-29 |
JPH0310055B2 JPH0310055B2 (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=16898739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22985583A Granted JPS60122341A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 座金式磁気センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60122341A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104034463A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 嘉兴学院 | 一种高线性度分段激磁式扭矩传感器 |
US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51154579U (ja) * | 1975-06-02 | 1976-12-09 |
-
1983
- 1983-12-07 JP JP22985583A patent/JPS60122341A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51154579U (ja) * | 1975-06-02 | 1976-12-09 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
CN104034463A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 嘉兴学院 | 一种高线性度分段激磁式扭矩传感器 |
CN104034463B (zh) * | 2014-06-04 | 2016-03-23 | 嘉兴学院 | 一种高线性度分段激磁式扭矩传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0310055B2 (ja) | 1991-02-12 |
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