軸向力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種廉價(jià)、小型且高精度的軸向力傳感器。軸向力傳感器具備平行地配置的一對(duì)按壓板(12)以及應(yīng)變儀(14)，并由一對(duì)按壓板(12)夾持應(yīng)變儀(14)而構(gòu)成。應(yīng)變儀(14)具備由電阻器構(gòu)成的多個(gè)受感部，在軸向力傳感器中設(shè)置有隔板(16)，該隔板(16)將來自一對(duì)按壓板(12)的按壓力向多個(gè)受感部中的至少一個(gè)受感部傳遞，并對(duì)于剩余的受感部遮斷按壓力。隔板(16)形成為環(huán)狀，多個(gè)開口部以一定的角度間隔形成。在應(yīng)變儀中，在開口部的位置以及開口部之間的位置設(shè)置受感部。
【專利說明】軸向力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軸向力傳感器，尤其涉及在螺栓的緊固管理、懸架軸向力測(cè)定裝置等中使用的軸向力傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]在一般情況下，通過對(duì)緊固時(shí)的扭矩進(jìn)行管理，由此進(jìn)行螺栓、螺釘?shù)鹊木o固管理。但是，為了防止該螺栓、螺釘?shù)乃沙?，與緊固扭矩相比更期望直接對(duì)緊固軸向力進(jìn)行計(jì)測(cè)而進(jìn)行管理，為此需要軸向力傳感器。
[0003]作為軸向力傳感器的其他用途，存在懸架的試驗(yàn)裝置、電動(dòng)式盤式制動(dòng)器等。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有使用于電動(dòng)式盤式制動(dòng)器的軸向力傳感器。該軸向力傳感器由一對(duì)按壓板以及一對(duì)按壓板所夾持的多個(gè)壓電晶體元件構(gòu)成，在對(duì)一對(duì)按壓板施加了壓縮力時(shí)，能夠通過壓電晶體元件對(duì)其軸向力進(jìn)行檢測(cè)。
[0004]此外，在專利文獻(xiàn)2中記載有一種懸架軸向力測(cè)定裝置。該軸向力測(cè)定裝置為，在懸架的上部設(shè)置有軸向力測(cè)定部，懸架經(jīng)由該軸向力測(cè)定部支承于架臺(tái)。作為軸向力測(cè)定部而使用了六分力計(jì)，能夠?qū)壹艿妮S向力作為六分力進(jìn)行計(jì)測(cè)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-80586
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-197276


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]然而，如果大致區(qū)分軸向力傳感器，則能夠分為使用壓電元件的軸向力傳感器、使用應(yīng)變儀的軸向力傳感器、以及利用超聲波的軸向力傳感器。使用壓電元件的軸向力傳感器、利用超聲波的軸向力傳感器存在成本變得非常高的問題。另一方面，使用應(yīng)變儀的軸向力傳感器雖然較廉價(jià)，但存在厚度變大的問題。具體地說明，使用應(yīng)變儀的現(xiàn)有的軸向力傳感器為，在其構(gòu)成上需要在進(jìn)行變形的部分安裝應(yīng)變儀，應(yīng)變儀與測(cè)定方向平行地配置。因此，軸向力傳感器的厚度至少變大應(yīng)變儀的大小的量，存在大型化的問題。
[0011]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種廉價(jià)、小型、且高精度的軸向力傳感器。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案I所記載的發(fā)明為，提供一種軸向力傳感器，其特征在于，具備平行地配置的一對(duì)按壓板以及應(yīng)變儀，并由上述一對(duì)按壓板夾持上述應(yīng)變儀而構(gòu)成。
[0014]本發(fā)明的軸向力傳感器為在一對(duì)按壓板之間具備應(yīng)變儀的夾層構(gòu)造，且非常薄型。根據(jù)該軸向力傳感器，在從兩側(cè)按壓一對(duì)按壓板時(shí)，應(yīng)變儀被按壓而變形，因此通過對(duì)受感部的電阻值的變化進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)Π磯毫M(jìn)行檢測(cè)。另外，在使用應(yīng)變儀的現(xiàn)有的軸向力傳感器中，將應(yīng)變儀與測(cè)定方向平行地配置，與此相對(duì)，在本發(fā)明的軸向力傳感器中，將應(yīng)變儀與按壓板平行(即沿與測(cè)定方向正交的方向)地配置，能夠成為非常薄型化。
[0015]技術(shù)方案2所記載的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案I的發(fā)明中，上述應(yīng)變儀具備由電阻器構(gòu)成的多個(gè)受感部，上述軸向力傳感器設(shè)置有傳遞?遮斷機(jī)構(gòu)，該傳遞?遮斷機(jī)構(gòu)將來自上述一對(duì)按壓板的按壓力向上述多個(gè)受感部中的至少一個(gè)受感部傳遞，并對(duì)于剩余的上述受感部遮斷上述按壓力。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，在一對(duì)按壓板被按壓時(shí)，按壓力被傳遞到一部分受感部，按壓力不傳遞到剩余的受感部。在被傳遞按壓力的受感部中，對(duì)包括按壓力在內(nèi)的各種力(例如包括彎曲應(yīng)力等在內(nèi)的力)進(jìn)行檢測(cè)，在未被傳遞按壓力的受感部中，對(duì)按壓力以外的力進(jìn)行檢測(cè)。因而，通過利用兩種受感部的檢測(cè)值之差，能夠僅求出按壓力。另外，由一對(duì)按壓板夾持應(yīng)變儀的夾層構(gòu)造的軸向力傳感器，存在容易受到按壓力以外的力的影響、而按壓力的測(cè)定精度容易降低這種缺點(diǎn)，但根據(jù)本發(fā)明，能夠消除按壓力以外的力，因此能夠高精度地測(cè)定按壓力。
[0017]技術(shù)方案3所記載的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案2中，上述傳遞?遮斷機(jī)構(gòu)是具有開口部的板狀的隔板，與上述應(yīng)變儀一起配置于上述一對(duì)按壓板之間，上述應(yīng)變儀的受感部分別配置于與上述隔板抵接的位置和上述開口部的位置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，按壓力向與隔板抵接的位置的受感部傳遞，對(duì)于開口部的位置的受感部遮斷按壓力。因而，能夠根據(jù)兩種受感部的檢測(cè)值之差來檢測(cè)按壓力。此外，根據(jù)本發(fā)明，是將板狀的隔板與應(yīng)變儀一起夾在一對(duì)按壓板之間的夾層構(gòu)造，非常薄型。
[0019]技術(shù)方案4所記載的發(fā)明的特征在于，上述隔板形成為環(huán)狀，并且上述開口部在周向上以一定的角度間隔配置，上述應(yīng)變儀的上述受感部在上述開口部的位置和上述開口部彼此之間以一定的角度間隔配置。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，被傳遞按壓力的受感部和被遮斷按壓力的受感部以一定的角度間隔交替地配置。因而，能夠可靠地消除軸向力以外的力，能夠高精度地測(cè)定中心位置的軸向力。
[0021]技術(shù)方案5所記載的發(fā)明的特征在于,在技術(shù)方案I?4中的任一個(gè)方案中，組裝有將被傳遞上述按壓力的受感部彼此、被遮斷上述按壓力的受感部彼此配置在對(duì)邊上的惠斯登電橋電路。根據(jù)本發(fā)明，軸向力以外的力被消除，能夠僅檢測(cè)軸向力。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的軸向力傳感器，是在一對(duì)按壓板之間具備應(yīng)變儀的夾層構(gòu)造，在從兩側(cè)按壓一對(duì)按壓板時(shí)，應(yīng)變儀被按壓而變形，因此通過對(duì)受感部的電阻值的變化進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)Π磯毫M(jìn)行檢測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是表示本實(shí)施方式的軸向力傳感器的立體圖。
[0025]圖2是表示圖1的軸向力傳感器的構(gòu)成的分解立體圖。
[0026]圖3是表示圖1的應(yīng)變儀的配置的圖。
[0027]圖4是圖1的應(yīng)變儀的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的軸向力傳感器的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的軸向力傳感器10的立體圖，圖2是表示軸向力傳感器10的內(nèi)部構(gòu)成的分解立體圖。圖3是應(yīng)變儀14的平面圖，表示隔板16的開口部16A?16D和按壓部16E?16H的位置。
[0029]如這些圖所示那樣，軸向力傳感器10由一對(duì)按壓板12、應(yīng)變儀14以及隔板16構(gòu)成，并成為由一對(duì)按壓板12夾持應(yīng)變儀14和隔板16的夾層構(gòu)造。
[0030]按壓板12由不銹鋼等的金屬板形成為環(huán)狀。按壓板12的大小根據(jù)被測(cè)定對(duì)象進(jìn)行設(shè)定即可，例如在用于螺栓等的緊固管理的情況下，按壓板的內(nèi)徑被設(shè)定為能夠供螺栓的軸部分插通那樣的大小。
[0031]隔板16由不銹鋼等的金屬板形成為環(huán)狀。隔板16的材質(zhì)并無特別限定，但為了通過隔板16來防止多余的應(yīng)變、應(yīng)力的發(fā)生，優(yōu)選使用與按壓板12相同的材質(zhì)。同樣，隔板16的大小(內(nèi)徑、外徑、厚度)并無特別限定，但為了通過隔板16來防止多余的應(yīng)變、應(yīng)力的發(fā)生，優(yōu)選與按壓板12同樣地進(jìn)行設(shè)計(jì)。由此，隔板16成為與按壓板12大致相同的特性，因此能夠抑制多余的應(yīng)變、應(yīng)力的發(fā)生。另外，在本實(shí)施方式中使按壓板12和隔板16成為分體，但并不限定于此，也可以代替設(shè)置隔板16，而在按壓板12的背面形成凹凸。此夕卜，在本實(shí)施方式中將一個(gè)隔板16設(shè)置于應(yīng)變儀14的單側(cè)，但也可以將兩個(gè)隔板16設(shè)置于應(yīng)變儀14的兩側(cè)。
[0032]在隔板16上以貫通表面背面的方式形成有四個(gè)開口部16么、168、16(:、160。四個(gè)開口部16A?16D以等間隔(90度間隔)配置，其大小(角度)以將全周分為8份即全周的大約1/8的角度(大約45度)形成。因而，在開口部16A?16D彼此之間配置有隔板16的金屬板的部分(以下稱作按壓部)16E、16F、16G、16H。由此，隔板16在其周向上以等角度間隔而交替地配置有開口部16A?16D、按壓部16E?16H。
[0033]應(yīng)變儀14具備形成為環(huán)狀的基座20，在該基座20上設(shè)置有被稱作柵格的八個(gè)受感部22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H?；?0由聚酰亞胺樹脂等絕緣材料形成，受感部22A?22H由粘接在該基座20上的厚度為幾微米的金屬箔構(gòu)成。受感部22A?22H通過用折返片將在圓周方向上配置的大量線狀部分(應(yīng)變儀柵格)與其他線狀部分相連來圖案化，并與配置在外周側(cè)的兩個(gè)連接用片連接。通過將導(dǎo)線與該連接用片連接，由此形成如后所述的電橋電路。另外，也可以在基座20上通過金屬箔形成將各受感部22A?22H進(jìn)行連接那樣的圖案。此外，基座20、受感部22的材質(zhì)并無特別限定，例如也可以使用聚乙烯樹月旨、多酚樹脂的基座20。并且，受感部22A?22H的圖案形狀并不限定于上述圖案形狀，能夠適當(dāng)選擇各種形狀的圖案形狀。例如，能夠從將大量線狀部分沿徑向配置并通過內(nèi)周側(cè)或者外周側(cè)的折返片將其交替地連接的圖案、線狀部分形成為旋渦狀的圖案等各種圖案中適當(dāng)選擇。
[0034]如圖3所示，受感部22A?22H在圓周方向上以一定的角度間隔(即45度的間隔)配置。此外，受感部22A?22H配置于在將應(yīng)變儀14與隔板16重疊時(shí)、與開口部16A?16D或者按壓部16E?16H重疊的位置。具體而言，受感部22A?22D分別配置于與開口部22A?22D重疊的位置，受感部22E?22H配置于按壓部16E?16H的位置。在如此配置的情況下，在受感部22A?22D中，在與按壓板12之間配置有空間(開口部16A?16D)，因此來自按壓板12的按壓力被開口部16A?16D遮斷而不向受感部22A?22D傳遞。另一方面，在受感部22E?22H中，在與按壓板12之間配置有隔板16的按壓部16E?16H，因此來自按壓板12的按壓力傳遞至受感部22E?22H。
[0035]圖4簡(jiǎn)略地表示了應(yīng)變儀14的電路圖。如該圖所示，受感部22A?22H以形成全橋電路的方式連接。具體而言，以配置于開口部16A?16D的受感部22A?22D彼此配置在對(duì)邊上、配置于按壓部16E?16H的受感部22E?22H彼此配置在對(duì)邊上的方式連接。
[0036]接著，通過進(jìn)行螺栓的緊固管理的例子對(duì)如上述那樣構(gòu)成的軸向力傳感器10的作用進(jìn)行說明。
[0037]首先，使螺栓(未圖示)的軸部插通于軸傳感器10。然后，緊固螺栓，通過軸向力傳感器10進(jìn)行計(jì)測(cè)。通過緊固螺栓，由此一對(duì)按壓板12在夾壓方向受力。該按壓力經(jīng)由隔板16的按壓部16E?16H傳遞至應(yīng)變儀14的受感部22E?22H。因而，受感部22E?22H的電阻值根據(jù)按壓力而變化。另一方面，在配置于開口部16A?16D的受感部22A?22D中，按壓力被開口部16A?16D遮斷，因此不被傳遞按壓力。因而，受感部22A?22D的電阻值不會(huì)由于按壓力而變化。
[0038]然而，在受感部14A?14H中，還受到按壓力以外的力、例如彎曲應(yīng)力等，由此電阻值也變化。例如，在對(duì)一對(duì)按壓板12的外周部施加較大的壓縮力的情況下，有時(shí)對(duì)應(yīng)變儀14的內(nèi)周部作用較大的彎曲應(yīng)力，受感部14A?14H受到壓縮力以上的較大影響。
[0039]因此，在本實(shí)施方式中，設(shè)置被傳遞按壓力的受感部22A?22D以及不被傳遞按壓力的受感部22E?22H，并且通過它們形成電橋電路。因此，按壓力以外的影響被相互抵消，因此僅檢測(cè)按壓力。
[0040]如此，根據(jù)本實(shí)施方式的軸向力傳感器10，為通過按壓板12夾持應(yīng)變儀14的夾層構(gòu)造,并且能夠高精度地檢測(cè)軸向力。此外,根據(jù)本實(shí)施方式，由于為通過一對(duì)按壓板12來夾持應(yīng)變儀14和隔板16的夾層構(gòu)造，因此非常薄且小型。
[0041]另外，在上述實(shí)施方式中，設(shè)置了八個(gè)受感部22k?22H，但受感部的數(shù)量并不限定于此。其中，受感部的數(shù)量越多，則越能夠高精度地消除按壓力以外的力。此外，受感部的配置并不限定于上述配置，但優(yōu)選將被傳遞按壓力的受感部與不被傳遞按壓力的受感部以等間隔交替地配置。
[0042]此外，在上述實(shí)施方式中，使開口部14A?14D形成為由直徑不同的兩個(gè)同心圓和兩個(gè)半徑包圍的大致扇形，但開口部的形狀并不限定于此，只要形成為隔板16與受感部22A?22D成為非接觸即可。因而，例如也可以是圓形、橢圓形、矩形狀等。
[0043]符號(hào)的說明
[0044]10…軸向力傳感器，12…按壓板，14…應(yīng)變儀，16…隔板，16E?16H…按壓部,16A?16D…開口部，20...基座，22A?22H…受感部。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向力傳感器，其特征在于， 具備平行地配置的一對(duì)按壓板以及應(yīng)變儀，并由上述一對(duì)按壓板夾持上述應(yīng)變儀而構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的軸向力傳感器，其特征在于， 上述應(yīng)變儀具備由電阻器構(gòu)成的多個(gè)受感部， 上述軸向力傳感器設(shè)置有傳遞.遮斷機(jī)構(gòu)，該傳遞.遮斷機(jī)構(gòu)將來自上述一對(duì)按壓板的按壓力向上述多個(gè)受感部中的至少一個(gè)受感部傳遞，并對(duì)于剩余的上述受感部遮斷上述按壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的軸向力傳感器，其特征在于， 上述傳遞.遮斷機(jī)構(gòu)是具有開口部的板狀的隔板，與上述應(yīng)變儀一起配置于上述一對(duì)按壓板之間， 上述應(yīng)變儀的受感部分別配置于與上述隔板抵接的位置和上述開口部的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的軸向力傳感器，其特征在于， 上述隔板形成為環(huán)狀，并且上述開口部在周向上以一定的角度間隔配置， 上述應(yīng)變儀的上述受感部在上述開口部的位置和上述開口部彼此之間以一定的角度間隔配置。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的軸向力傳感器，其特征在于， 組裝有將被傳遞上述按壓力的受感部彼此、被遮斷上述按壓力的受感部彼此配置在對(duì)邊上的惠斯登電橋電路。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104204752SQ201380016774
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月16日
【發(fā)明者】市毛達(dá)男, 坂野正昭, 石森智之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛安德