JPH051958A - Dynamic quantity measuring device - Google Patents
Dynamic quantity measuring deviceInfo
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- JPH051958A JPH051958A JP18056691A JP18056691A JPH051958A JP H051958 A JPH051958 A JP H051958A JP 18056691 A JP18056691 A JP 18056691A JP 18056691 A JP18056691 A JP 18056691A JP H051958 A JPH051958 A JP H051958A
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- shaft
- welding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トルク検出のためのアモルファス製薄帯を被
測定物にしっかりと固定して薄帯の剥離を防ぎ、かつ検
出精度も向上させる。さらに薄帯の固着工程も簡略化で
きるようにする。
【構成】 トルクを伝達する軸1に対して薄帯2を溶接
で固着させる。薄帯2は結晶化温度以上で透磁率が急激
に低下するような軟磁性膜(例えばアモルファス合金)
でつくられる。前記溶接によって生じた加熱部分6,7
は、薄帯2と軸1とを一体化すると共にその部分の透磁
率を低下させる。加熱部分7に対向してコイル(図示し
ない)を配置し、そのコイルのインダクタンス変化で、
薄帯2の歪つまり軸1に伝達されたトルクを測定する。
(57) [Abstract] [Purpose] Amorphous ribbon for torque detection is firmly fixed to the object to be measured to prevent the ribbon from peeling and to improve the detection accuracy. Further, it is possible to simplify the step of fixing the ribbon. [Structure] A thin strip 2 is fixed to a shaft 1 for transmitting torque by welding. The thin ribbon 2 is a soft magnetic film (for example, an amorphous alloy) whose magnetic permeability sharply decreases above the crystallization temperature.
Made with. Heating part 6 and 7 produced by the welding
Reduces the magnetic permeability of that portion while integrating the ribbon 2 and the shaft 1. A coil (not shown) is arranged to face the heating portion 7, and the inductance change of the coil causes
The strain of the ribbon 2 or the torque transmitted to the shaft 1 is measured.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は力学量測定装置に関し、
特に、物体に発生する歪みに対応して変化する検出用膜
の磁気特性に基づき、前記歪みを発生させた力やトルク
などを測定する力学量測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity measuring device,
In particular, the present invention relates to a mechanical quantity measuring device that measures the force or torque that has caused the strain based on the magnetic characteristics of the detection film that changes corresponding to the strain that occurs in the object.
【0002】[0002]
【従来の技術】物体に非晶質合金(以下、アモルファス
という)の薄帯を接着し、前記物体に圧力やトルクなど
の力学量を与えると、物体と共に薄帯にも歪みが発生す
る。そして、アモルファスでは、発生した歪みに応じて
その磁気特性が変化することが知られている。したがっ
てこの磁気特性の変化を検出すれば、その結果に基づい
て前記歪みを発生させた圧力やトルクなどの力学量を測
定できる。このような原理を利用した測定装置として
は、例えば、特開昭63−69283号,特開昭62−
159002号公報記載の装置がある。2. Description of the Related Art When a ribbon of amorphous alloy (hereinafter referred to as "amorphous") is bonded to an object and a mechanical quantity such as pressure or torque is applied to the object, the ribbon is deformed together with the object. Then, it is known that the amorphous magnetic properties change according to the generated strain. Therefore, if the change in the magnetic characteristics is detected, it is possible to measure the mechanical quantity such as the pressure or torque that has caused the strain based on the result. As a measuring device utilizing such a principle, for example, JP-A-63-69283 and JP-A-62-69283 can be used.
There is an apparatus described in Japanese Patent No. 159002.
【0003】図4は、前記従来の装置の要部を示す斜視
図である。同図において、軸1には、測定しようとする
力学量(ここでは、トルクT)が加えられている。前記
軸1にはアモルファス合金、例えばアライド社製 Metgl
as 2605sc (商品名)からなる薄帯2が巻き付けられ、
熱硬化性樹脂接着剤で接着されている。前記薄帯2に
は、軸1の中心線から予定の角度を有して円周方向に配
列されたスリット5が2列形成されている。このスリッ
ト5はエッチングによって薄帯2に穿設されたものであ
り、2列のスリットの、前記軸1の中心線に対する傾斜
の方向は互いに正反対になっている。そして、この薄帯
2が巻き付けられた軸1の周囲には、検出コイル3,4
が配置されている。FIG. 4 is a perspective view showing a main part of the conventional device. In the figure, a mechanical quantity (here, torque T) to be measured is added to the axis 1. The shaft 1 is made of an amorphous alloy, such as Metgl manufactured by Allied.
A thin strip 2 made of as 2605sc (trade name) is wrapped around,
It is bonded with a thermosetting resin adhesive. The thin strip 2 is formed with two rows of slits 5 arranged in the circumferential direction at a predetermined angle from the center line of the shaft 1. The slits 5 are formed in the ribbon 2 by etching, and the directions of inclination of the two rows of slits with respect to the center line of the shaft 1 are opposite to each other. Then, around the shaft 1 around which the ribbon 2 is wound, the detection coils 3 and 4 are provided.
Are arranged.
【0004】このような構成によって、軸1にトルクT
が伝達されると、軸1が捩じれて薄帯2に歪みが発生す
る。特に、スリット5の部分に応力が集中するようにな
り、各スリット5の間において薄帯2の歪みが顕著にな
る。この薄帯2は歪みが発生するとその磁気特性が変化
し、透磁率が低下するものである。したがってこの薄帯
2の透磁率が低下すると、検出コイル3,4のインダク
タンスも低下する。このインダクタンスの大きさとトル
クとの関係をあらかじめ実験的に求めておき、この関係
に従って軸1に発生しているトルクを求めることができ
る。なお、検出コイル3,4は軸1に対する角度が異な
る2列のスリット5のそれぞれに対応して配置されてい
るので、インダクタンスの変化は差動的に検出される。With this structure, the torque T is applied to the shaft 1.
Is transmitted, the shaft 1 is twisted and the ribbon 2 is distorted. In particular, stress is concentrated on the slits 5, and the strain of the ribbon 2 becomes significant between the slits 5. When the thin ribbon 2 is distorted, its magnetic characteristics change and its magnetic permeability decreases. Therefore, if the magnetic permeability of the ribbon 2 decreases, the inductance of the detection coils 3 and 4 also decreases. The relationship between the magnitude of this inductance and the torque can be experimentally obtained in advance, and the torque generated in the shaft 1 can be obtained according to this relationship. Since the detection coils 3 and 4 are arranged corresponding to the two rows of slits 5 having different angles with respect to the axis 1, the change in inductance is detected differentially.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の測定装
置には、次のような問題点があった。まず、品質の面で
は、軸1に対して前記薄帯2が接着剤で固着されている
ため、繰返して使用された場合において、剥離に対する
信頼性が低いという不具合がある。また、軸1に発生し
た力学量が前記接着剤の層を介して薄帯2に伝えられる
ことになるため、接着剤が緩衝材として作用し、軸1に
発生した力学量が正確に伝達されない。さらに、接着剤
の厚さの不均一さに起因して測定結果にばらつきが生じ
ることもあるという問題点がある。The conventional measuring device described above has the following problems. First, in terms of quality, since the thin strip 2 is fixed to the shaft 1 with an adhesive, there is a problem in that reliability against peeling is low when repeatedly used. Further, since the mechanical quantity generated in the shaft 1 is transmitted to the ribbon 2 through the adhesive layer, the adhesive acts as a cushioning material, and the mechanical quantity generated in the shaft 1 is not accurately transmitted. .. Further, there is a problem that the measurement result may vary due to the non-uniform thickness of the adhesive.
【0006】一方、製造の面では、スリット5を形成す
るためのエッチング工程と、このスリット5が形成され
た薄帯2を軸1と一体化させる接着工程との2工程が必
要となる。そして、この2工程はそれぞれ接着とエッチ
ングという、種類が異なる作業であるため、別々の設備
が必要となって工程が複雑化するという問題点があっ
た。On the other hand, in terms of manufacturing, two steps are required, an etching step for forming the slit 5 and an adhering step for integrating the thin strip 2 on which the slit 5 is formed with the shaft 1. Since these two processes are different types of work such as adhesion and etching, separate equipment is required and the process becomes complicated.
【0007】本発明の目的は、前述の問題点を解決し、
測定精度が向上でき、かつ当該装置の製造工程を簡素化
できる力学量検出装置を提供することにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a mechanical quantity detection device that can improve measurement accuracy and can simplify the manufacturing process of the device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明は、軟磁性材料からなる薄帯状の力学量
検出素子が力学量の被測定部材に溶接で固定されている
こと、および前記被測定部材との溶接によって前記力学
量検出素子上に低透磁率パターンを形成した点に特徴が
ある。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a ribbon-shaped mechanical quantity detecting element made of a soft magnetic material is fixed to a member to be measured of mechanical quantity by welding. , And that a low magnetic permeability pattern is formed on the mechanical quantity detection element by welding with the member to be measured.
【0009】[0009]
【作用】前記の特徴を有する本発明では、被測定部材に
対する薄帯状の力学量検出素子つまり薄帯の固定、およ
び従来エッチングによって行われていたスリット列つま
り低透磁率パターンの加工を、共に同一の加工方法とし
ての溶接によって行うことができる。According to the present invention having the above-mentioned characteristics, the fixing of the ribbon-shaped mechanical quantity detecting element, that is, the ribbon, to the member to be measured, and the processing of the slit row, that is, the low magnetic permeability pattern, which has been conventionally performed by etching, are the same. Can be carried out by welding as a processing method.
【0010】すなわち、溶接による加熱によって軟磁性
材料の透磁率は大きく低下するので、その加熱部分は、
従来のエッチングによって形成されるスリットと同等の
機能を果たす。That is, since the magnetic permeability of the soft magnetic material is greatly reduced by heating by welding, the heated portion is
It performs the same function as a slit formed by conventional etching.
【0011】[0011]
【実施例】以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明
する。図1は本発明の一実施例を示す図であり、薄帯が
巻き付けられた被測定部材の正面図である。また、図2
は薄帯2を展開した図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention and is a front view of a member to be measured around which a thin strip is wound. Also, FIG.
FIG. 3 is a developed view of the thin strip 2.
【0012】同図において、軸1は高マンガン非磁性鋼
であり、薄帯2はアモルファス合金(例えば、前記 Metg
las 2605sc)である。薄帯2は軸1に対して溶接によっ
て固着されている。前記溶接によって高温に加熱された
部分を、図中点線で示す。この加熱部分6,7のうち、
加熱部分6によって主として薄帯2が軸1に固着されて
いる。また、加熱部分7は薄帯2に対して左右対称の低
透磁率パターンを形成している。溶接による加熱温度が
薄帯2を構成するアモルファスの結晶化温度に達する
と、その透磁率は急激に低下する。例えば透磁率が10
00μ程度のものが10μ以下にまで低下する。In the figure, the shaft 1 is high manganese non-magnetic steel, and the ribbon 2 is an amorphous alloy (for example, Metg mentioned above).
las 2605sc). The ribbon 2 is fixed to the shaft 1 by welding. The portion heated to a high temperature by the welding is shown by a dotted line in the figure. Of these heating parts 6 and 7,
The ribbon 2 is mainly fixed to the shaft 1 by the heating portion 6. In addition, the heating portion 7 forms a low magnetic permeability pattern which is symmetrical with respect to the ribbon 2. When the heating temperature by welding reaches the crystallization temperature of the amorphous material forming the ribbon 2, the magnetic permeability thereof rapidly decreases. For example, the magnetic permeability is 10
Those of about 00μ are reduced to 10μ or less.
【0013】この左右対称の低透磁率パターンつまり加
熱部分7は、薄帯2を展開して図2に示したように、軸
1の中心線8に対して異なる方向にそれぞれ45°の角
度θを有して形成されていて、軸1にトルクが発生した
とき、この低透磁率パターン間の領域に引張・圧縮応力
が集中するようにしている。The symmetrical low magnetic permeability pattern, that is, the heating portion 7 is formed by expanding the ribbon 2 and, as shown in FIG. 2, the angle θ of 45 ° in different directions with respect to the center line 8 of the shaft 1. When the torque is generated in the shaft 1, the tensile / compressive stress is concentrated in the region between the low magnetic permeability patterns.
【0014】次に、図3を参照して薄帯2を軸1に溶接
する方法について説明する。図3において、電子ビーム
溶接機のトーチ9を軸1のスラスト方向10に往復動自
在に配置する。さらに、軸1はターンテーブルなどのジ
グに固定して矢印11の方向に回転させる。このような
配置によって、まず、トーチ10を固定したまま、軸1
を回転させて薄帯2の両端加熱部分6を溶接する。続い
て、トーチ9を往復動させつつ、この往復動のストロー
クおよび速度に対して予定の関係を保って軸1を回転さ
せて溶接し、前記加熱部分7を形成する。Next, a method for welding the ribbon 2 to the shaft 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the torch 9 of the electron beam welding machine is reciprocally arranged in the thrust direction 10 of the shaft 1. Further, the shaft 1 is fixed to a jig such as a turntable and rotated in the direction of arrow 11. With such an arrangement, the shaft 1 is first fixed while the torch 10 is fixed.
Is rotated to weld the heated portions 6 at both ends of the ribbon 2. Subsequently, while the torch 9 is reciprocatingly moved, the shaft 1 is rotated and welded while maintaining a predetermined relationship with respect to the stroke and speed of the reciprocating movement to form the heating portion 7.
【0015】車両における電動パワーステアリング制御
のための操舵力の測定用として本発明の検出装置を適用
する場合、例えばステアリングシャフトまたはそれに連
結されるシャフトに前記薄帯2を溶接して検出部を構成
することができる。When the detection device of the present invention is applied to measure the steering force for electric power steering control in a vehicle, for example, the ribbon 2 is welded to a steering shaft or a shaft connected to the steering shaft to form a detection portion. can do.
【0016】以上、本実施例では、被測定部材がトルク
を受ける軸を対象として説明したが、対象はこのような
軸に限らず、圧力によって曲げ歪みを生じる板であって
も、本実施例と同様に実施して前記圧力を測定できる。
また、本実施例では、薄帯2をアモルファス合金とし、
軸1は高マンガン磁性鋼としたが、このほか、アモルフ
ァス合金の薄帯をチタン合金製の軸に溶接したときにも
良好な効果が得られた。なお、これらの組合わせに限定
されず、薄帯は軟磁性材料であって、結晶化温度に加熱
したとき透磁率が大幅に低下するものであればよい。一
方、軸1は、薄帯とほぼ同様の熱膨脹係数を有するもの
が望ましい。なお、本実施例では、薄帯2つまり力学量
検出素子に対応して配置するコイルの図示や検出方法の
詳細は省略したが、コイルのインダクタンス変化を出力
として検出するための測定の原理は従来技術をまったく
変わりなく利用できる。In this embodiment, the shaft to which the member to be measured receives the torque has been described above. However, the target is not limited to such shaft, and even if the plate causes bending strain due to pressure, this embodiment is also applicable. The pressure can be measured in the same manner as.
In the present embodiment, the ribbon 2 is made of an amorphous alloy,
The shaft 1 was made of high manganese magnetic steel, but in addition to this, a good effect was obtained when a ribbon of an amorphous alloy was welded to a shaft made of a titanium alloy. The ribbon is not limited to these combinations, and the ribbon may be made of a soft magnetic material as long as it has a significantly reduced magnetic permeability when heated to the crystallization temperature. On the other hand, it is desirable that the shaft 1 has a coefficient of thermal expansion substantially similar to that of the ribbon. In the present embodiment, although the illustration of the thin band 2, that is, the coil arranged corresponding to the mechanical quantity detection element and the details of the detection method are omitted, the principle of measurement for detecting the inductance change of the coil as an output is conventional. Technology can be used without any change.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果が得られる。 (1)薄帯と軸とを溶接によって固着したので、繰返し
使用における剥離発生の危険性がなくなり信頼性が向上
する。 (2)軸に加わる力学量が、溶接部をとおして検出素子
つまり薄帯に直接伝達されるので精度が向上する。 (3)製造工程が溶接工程に一元化され、簡略化され
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the ribbon and the shaft are fixed by welding, there is no risk of peeling during repeated use, and reliability is improved. (2) Since the mechanical quantity applied to the shaft is directly transmitted to the detecting element, that is, the ribbon through the welded portion, the accuracy is improved. (3) The manufacturing process is unified with the welding process and simplified.
【図1】 本発明の一実施例を示す検出装置の要部正面
図である。FIG. 1 is a front view of a main part of a detection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 力学量検出素子の展開図である。FIG. 2 is a development view of a physical quantity detection element.
【図3】 本発明の検出装置の製造工程を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the detection device of the present invention.
【図4】 従来の検出装置を示す断面斜視図である。FIG. 4 is a cross-sectional perspective view showing a conventional detection device.
1…軸、 2…薄帯、 3,4…検出コイル、 5…ス
リット、6,7…加熱部分、 9…溶接トーチ1 ... Shaft, 2 ... Thin band, 3, 4 ... Detection coil, 5 ... Slit, 6, 7 ... Heating part, 9 ... Welding torch
Claims (1)
なる薄帯状力学量検出素子に発生した歪みによる透磁率
変化を、前記力学量検出素子に対応して配置されたコイ
ルのインダクタンス変化によって検出し、その検出値に
基づいて前記歪みの原因である力学量を測定する力学量
測定装置において、前記力学量検出素子が前記被測定部
材に溶接で固定されていること、および前記被測定部材
との溶接によって前記力学量検出素子上に低透磁率パタ
ーンを形成したことを特徴とする力学量測定装置。Claim: What is claimed is: 1. A change in permeability due to a strain generated in a ribbon-shaped mechanical quantity detection element made of a soft magnetic material fixed to a member to be measured is arranged corresponding to the mechanical quantity detection element. In a mechanical quantity measuring device that detects a change in the inductance of a coil and measures the mechanical quantity that causes the distortion based on the detected value, the mechanical quantity detecting element is fixed to the measured member by welding. And a low-permeability pattern formed on the mechanical-quantity detecting element by welding with the member to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18056691A JPH051958A (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Dynamic quantity measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18056691A JPH051958A (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Dynamic quantity measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051958A true JPH051958A (en) | 1993-01-08 |
Family
ID=16085522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18056691A Pending JPH051958A (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Dynamic quantity measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH051958A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080206161A1 (en) * | 2002-10-25 | 2008-08-28 | Dov Tamarkin | Quiescent foamable compositions, steroids, kits and uses thereof |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP18056691A patent/JPH051958A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080206161A1 (en) * | 2002-10-25 | 2008-08-28 | Dov Tamarkin | Quiescent foamable compositions, steroids, kits and uses thereof |
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