JPS63277947A - トルクセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非接触でトルクを検出できるトルクセンサに
関する。

従来の技術 従来のトルクセンサとしては、第４図に示すような構成
のものがある。第４図において、１は回転軸、３は細長
いリボン形状をした磁歪を有するアモルファス磁性合金
であり、回転軸１上の２箇所に、その軸心方向に対して
４５°及び−４５゜をなす螺旋状に固着されている。各
々のアモルファス磁性合金３の巻かれた部分に対応する
外側には、一定距離を隔てて同心円状にコイル７が各々
配設されている。回転軸１にトルクが伝わると、アモル
ファス磁性合金３の透磁率が変化し、これをコイル７の
インダクタンス値として検出し、各々のコイルのインダ
クタンスの差からトルクの方向、及び、大きさを検出し
ていた。（特開昭６１−１４１９３１号公報） 発明が解決しようとする問題点 従来の構成のトルクセンサでは、アモルファス磁性合金
を細長い帯状にして軸表面に接着する必要があった。接
着にはエポキシ樹脂等の有機接着材を用いていたが、温
度変化、湿度変、化、等により接着強度が著しく低下し
、トルクセンサの耐久性が悪かった。また、樹脂層の硬
さが低いため、軸表面で発生した歪みがアモルファス磁
性合金層に伝達しに＜（、特に、温度が１２０℃付近に
なると樹脂の軟化にともない、室温付、近の５０％まで
トルクセンサの出力が低下し問題となっていた。また、
従来からアモルファス磁性合金自身をはんだすけしよう
という試みがなされていたが、アモルファス磁性合金は
ハンダずけされに（（、新しい固定方法が待たれていた
。

問題点を解決するための手段 トルクを伝達する回転軸の表面にメッキ層を形成し、前
記メッキ層の表面上の２ｉｉ所に、軸のスラスト方向に
対して１方は４５°、他方は−４５゜の角度をなす複数
個の細長い孔を有するアモルファス磁性合金層をはんだ
によって各々固着し、さらにその外側に、前記アモルフ
ァス磁性合金層を覆う様に金属箔をはんだにより固着し
、更にその外側に一定空隙を隔てて回転軸と同心円状に
コイルを各々巻固した構造とし、トルクにより前記回転
軸表面に発生する歪を前記２つのアモルファス磁性合金
層の透磁率変化に変換し、前記２つのコイルのインダク
タンス差からトルクの大きさ、方向を検出する。

作用 上記構成にすることで、アモルファス磁性合金の固着に
樹脂を用いることがなく、温度変化、湿度に対する耐久
性が改善され、また、ハンダ層の硬さが樹脂に比較し硬
いため、温度上昇にともなうトルクセンサの出力低下が
大幅に改善される。

また、アモルファス磁性合金層をメッキ層と金属箔のあ
いだのハンダ層にうめこむことで、アモルファス磁性合
金を強固に固着できる。

実施例 第１図ａ、ｂに本発明の一実施例におけるトルクセンサ
の構成図及び、アモルファス磁性合金の形状を示す。第
１図ａ中、１はＦｅ製の回転軸である。２は銅のメッキ
層であり、その上に、ｐｂ−８ｎ系のハンダ５により、
Ｆｅ系のアモルファス磁性合金３を軸上の２箇所にハン
ダすけしである。ハンダずけは窒素中２００℃で行って
いる。

その外側に０．１ｍｍの厚みの銅箔４をアモルファス磁
性合金を覆うようにハンダすけしている。５はハンダ層
である。第１図すに示すようにアモルファス磁性合金に
は各々軸のスラスト方向に対して４５、−４５°をなす
ように複数個の細孔６があけである。ハンダずけの時、
細孔６の部分はハンダにより埋められ、メッキ層と金属
箔をハンダにより結合できるようにしである。その外側
に一定距離隔ててコイル７が軸と同心円状に各々巻いで
ある。トルクにより回転軸表面に歪みが発生すると各々
のアモルファス磁性合金の透磁率が変わり、コイルのイ
ンダクタンスが変化する。

このインダクタンスの差動出力からトルク及びトルクの
方向を得ることができる。

第２図に、本発明によるトルクセンサの出力を示す。図
中、実線は本発明によるトルクセンサの３０℃、及び１
２０℃での出力である。破線は、従来の構成のトルクセ
ンサを用いた時の出力である。３０℃ではトルクに対す
る感度は変化していないが、１２０℃では、従来の樹脂
をもちいたトルクセンサの出力が約５０％低下している
のにたいし、本発明によるトルクセンサでは出力低下は
見られない。

以上は銅メッキを用いた場合についてであったが、ニッ
ケル、ハンダメッキを施した場合にも同等の効果がある
ことを確認している。

また、Ｐｂ−８ｎ系のハンダ以外のアルミハンダ等を用
いた場合にも同等の効果がある。アモルファス磁性合金
を覆う金属箔も、銅属外にアルミニウム、ニッケル等を
もちいても同等の効果があることを確認している。

次に、本発明の第２の実施例にについて説明する。トル
クセンサとしてのの構造は第１図の実施例と同じである
。第３図に表面をメッキしたアモルファス磁性合金を示
す。図中、３ａは、表面を銅メッキしたアモルファス磁
性合金である。メッキの厚みは１μｍ程度である。

本発明の詳細な説明する。アモルファス磁性合金に銅メ
ッキをしないばあい、アモルファス磁性合金とハンダの
濡れ性が悪いため、ハンダ層とアモルファス磁性台′金
の間に気泡が発生する。気泡が発生した場合、応力集中
等の原因となったり、また、接合面積が狭くなるため、
固着強度が低下する。アモルファス磁性合金に銅メーツ
キをほどこしたのちハンダずけする事で、ハンダ層との
ぬれがよくなり、特に、アモルファス磁性合金に開いた
細孔６に十分ハンダが入り込むようになり固着強度が改
善される。トルクセンサの軸上に固着した銅箔のひきは
がし強度を、メッキしたばあい、および、メッキしない
場合について比較したところ、前者については１９０ｋ
ｇ／ｃｊ、後者については１４０ｋｇ／ｃｄであった。

アモルファス磁性合金にメッキした場合の方が強度が大
きくなる。メッキすることにより、トルクセンサの耐久
性が改善される。

上記は銅メッキした場合であるが、ニッケル、ハンダメ
ッキの場合にも同等の効果が有ることを確認している。

発明の効果 本発明によれば、ハンダずけが困難とされてきたアモル
ファス磁性合金を回転軸表面にハンダすけでき、この結
果、従来のトルクセンサに比べ、樹脂接着剤を用いない
ことから、温度、湿度等に対する耐久性が大きく改善さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の一実施例におけるトルクセンサの
構造を示す一部切り欠いた正面図、第１図すは、同実施
例におけるアモルファス磁性合金の形状を示す斜視図、
第２図は、トルクセンサ出力を示すグラフ、第３図は、
メッキしたアモルファス磁性合金形状を示す斜視図、第
４図は、従来のトルクセンサの構造を示す一部切り欠い
た正面図である。 １・・・回転軸、２・・・メッキ層、３・・・アモルフ
ァス磁性合金、４・・・銅箔、５・・・ハンダ、７・・
・コイル。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はが１名第１図 山 ７コイル 第１図 す 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）トルクを伝達する回転軸の表面にメッキ層を形成
   し、前記メッキ層の表面上の２箇所に軸のスラスト方向
   に対して、１方は４５°、他方は−４５°の角度をなす
   複数個の細長い孔を有するアモルファス磁性合金層をは
   んだによって各々固着し、さらにその外側に、前記アモ
   ルファス磁性合金層を覆う様に金属箔をはんだにより固
   着し、更にその外側に一定空隙を隔てて回転軸と同心円
   状にコイルを各々巻固した構造を有し、トルクにより前
   記回転軸表面に発生する歪を前記２つのアモルファス磁
   性合金層の透磁率変化に変換し、前記２つのコイルのイ
   ンダクタンス差からトルクの大きさ、方向を検出する事
   を特徴とするトルクセンサ。
2. （２）メッキ層が銅、ニッケルまたはハンダから構成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトル
   クセンサ。
3. （３）アモルファス磁性合金に、ニッケル、銅、ハンダ
   メッキをすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のトルクセンサ。
4. （４）金属箔が、銅、ニッケル、又はアルミニウムから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトル
   クセンサ。