傳感器裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種具有粘彈性體、磁場施加機構及磁場檢測機構的傳感器裝置。詳細而言，涉及一種具備根據施加的磁場的強度而使彈性模量發(fā)生變化的磁粘彈性體且根據施加的磁場而使測定范圍可變的傳感器裝置。
【背景技術】
[0002]作為壓敏傳感器(載荷傳感器)，存在如下這樣的傳感器，即，具備粘彈性體、在粘彈性體的一側設置的永久磁鐵及在粘彈性體的另一側設置的霍爾元件(例如，專利文獻1)。該壓敏傳感器在被施加壓力(載荷)時，粘彈性體發(fā)生變形，使永久磁鐵與霍爾元件的相對位置發(fā)生變化，因此能夠基于霍爾元件的檢測值而對施加于彈性體的壓力進行檢測。該壓敏傳感器通過彈性體的變形特性來決定壓力的檢測范圍及檢測精度。例如，當使用彈性模量低的粘彈性體時，以較小的壓力使粘彈性體發(fā)生較大變形，因此檢測精度(檢測靈敏度)變高，但由于以較小的壓力就達到粘彈性體的變形極限，因此檢測范圍變窄。相反，當使用彈性模量高的粘彈性體時，難以達到粘彈性體的變形極限，因此檢測范圍變寬，但由于與壓力對應的粘彈性體的變形量變小，因此檢測精度變低。
[0003]然而，在粘彈性體中具有磁粘彈性體(例如，專利文獻2)，其使在磁場的作用下進行磁極化的磁性粒子在內部分散，并使從外部施加的磁場的強度發(fā)生變化，由此使粘彈性體的彈性模量發(fā)生變化。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開昭62-46222號公報
[0007]專利文獻2:日本特開平4-266970號公報
[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]在專利文獻1那樣的壓敏傳感器中，存在想要實現使檢測精度及檢測范圍可變且適合于各種測定對象的傳感器裝置這樣的要求。因此，本申請的諸申請人想到使用磁粘彈性體來構成傳感器裝置，該磁粘彈性體使磁性粒子在內部分散，并使從外部施加的磁場的強度發(fā)生變化，由此能夠使彈性模量發(fā)生變化。通過這樣構成，在施加于傳感器裝置的載荷大的情況下，增強施加的磁場而提高磁粘彈性體的彈性模量，從而能夠擴大檢測范圍。另夕卜，在施加于傳感器裝置的載荷小的情況下，減弱施加的磁場而降低磁粘彈性體的彈性模量，從而能夠提高檢測精度。然而，在這樣構成傳感器裝置的情況下，霍爾元件等磁檢測機構進行檢測的磁場根據磁粘彈性體的變形而發(fā)生變化，并且根據磁場施加機構施加的磁場的強度而發(fā)生變化，因此存在無法根據磁檢測機構檢測的磁場的強度來單純地運算磁粘彈性體的變形量、施加于磁粘彈性體的載荷這樣的問題。另外，當將磁粘彈性體、磁場施加機構及磁檢測機構組合為一個傳感器時，各要素的布局成為問題。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明鑒于以上的背景而提出，其課題在于，在利用了粘彈性體的變形的傳感器裝置中，使檢測范圍及檢測精度可變。
[0011]用于解決課題的方案
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的特征在于，具有:磁粘彈性體(2)，其在內部分散有導電性的磁性粒子(15)，根據施加的磁場的強度而使彈性模量發(fā)生變化，并且伴隨變形而使規(guī)定的方向上的電阻值發(fā)生變化；磁場施加機構(5、6)，其向所述磁粘彈性體施加磁場，并且能夠變更施加的磁場的強度；電阻檢測機構(35)，其對所述磁粘彈性體的電阻進行檢測；以及運算機構(10)，其基于所述電阻檢測機構的檢測值和所述磁場施加機構施加的磁場的強度，來對所述磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于所述磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算。在此，磁粘彈性體的變形狀態(tài)是指包括磁粘彈性體的變形量、變形速度、振動頻率等的變形狀態(tài)。
[0013]根據該結構，能夠提供根據磁場施加機構施加的磁場的強度來變更檢測范圍及檢測精度的傳感器裝置。在傳感器裝置中，由于在磁粘彈性體內分散有具有導電性的磁性粒子，因此根據磁粘彈性體的變形而磁性粒子彼此接近或分離。因此，能夠基于磁粘彈性體的電阻值來對磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于磁粘彈性體的載荷進行檢測。另外，具有導電性的磁性粒子根據磁場施加機構施加的磁場的強度而相互形成磁耦合，因此能夠使磁粘彈性體的彈性模量及電阻值發(fā)生變化。傳感器裝置的運算機構在對磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算時，除了考慮電阻檢測機構檢測到的磁粘彈性體的電阻值之外，還考慮磁場施加機構施加的磁場的強度。因此，能夠考慮到根據磁場而發(fā)生變化的磁粘彈性體的彈性模量，并根據磁粘彈性體的電阻值來對磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算。
[0014]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述電阻檢測機構具有一對電極(8、9)，所述一對電極以與第一方向正交且夾著所述磁粘彈性體的方式配置，通過向所述一對電極間通電來取得所述磁粘彈性體的電阻，所述運算機構在所述電阻向減小方向發(fā)生變化時，判斷為所述磁粘彈性體在沿著所述第一方向的壓縮方向上發(fā)生變形，在所述電阻向增加方向發(fā)生變化時，判斷為所述磁粘彈性體在沿著所述第一方向的拉伸方向上發(fā)生變形、或所述磁粘彈性體在沿著與所述第一方向正交的平面的剪切方向上發(fā)生變形。
[0015]根據該結構，傳感器裝置能夠檢測施加的載荷的方向。在磁粘彈性體沿著第一方向而發(fā)生壓縮變形時，具有導電性的磁性粒子沿著第一方向相互接近，并相互接觸而形成導電路徑，因此磁粘彈性體的電阻降低。另一方面，在磁粘彈性體沿著第一方向而發(fā)生拉伸變形時，具有導電性的磁性粒子沿著第一方向相互分離，導電路徑伸長或被切斷，因此磁粘彈性體的電阻增加。另外，在磁粘彈性體沿著與第一方向正交的剪切方向發(fā)生變形時，具有導電性的磁性粒子沿著第一方向相互分離，導電路徑伸長或被切斷，因此磁粘彈性體的電阻增加。這樣，根據載荷的方向而使電阻的增減不同，因此傳感器裝置能夠基于電阻檢測機構檢測的電阻值來檢測變形方向及載荷的方向。
[0016]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述傳感器裝置還具有限制所述磁粘彈性體向所述剪切方向的變形的限制構件(51)。
[0017]根據該結構，由于不會產生磁粘彈性體向剪切方向的變形，因此在磁粘彈性體的電阻增加時，能夠判斷為磁粘彈性體在沿著第一方向的拉伸方向上發(fā)生變形。
[0018]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述傳感器裝置還具有在所述磁粘彈性體內配置的磁場檢測機構(61)，所述磁場施加機構以使從該磁場施加機構出來的磁力線沿著所述第一方向的方式配置，所述運算機構基于所述磁場檢測機構的檢測值和所述磁場施加機構施加的磁場的強度，來對所述磁粘彈性體的向與所述第一方向正交的方向的剪切變形進行檢測。
[0019]根據該結構，在施加有向剪切方向的載荷時，磁粘彈性體發(fā)生變形而磁場檢測機構向剪切方向進行移動，因此磁場檢測機構與磁場施加機構的相對位置向剪切方向偏移，檢測的磁場的強度發(fā)生變化。因此，能夠基于磁場檢測機構的檢測值來判斷施加于傳感器裝置1的載荷是否為向剪切方向的載荷。
[0020]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁場施加機構施加的磁場越強，所述運算機構與所述電阻檢測機構的檢測值對應而運算出的所述載荷的值越增大。
[0021]根據該結構，能夠根據磁場施加機構施加的磁場的強度及電阻檢測機構的檢測值來對施加于磁粘彈性體的載荷進行運算。磁場施加機構施加的磁場的強度越大，磁粘彈性體的彈性模量越變高，相對于載荷的磁粘彈性體的變形量越變小。因此，磁場施加機構施加的磁場越強，與電阻檢測機構的檢測值對應而運算出的載荷的值越增大，由此能夠對載荷進行適當地運算。
[0022]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述電阻檢測機構的檢測值的變化量越大，越增強所述磁場施加機構施加的磁場。
[0023]根據該結構，電阻檢測機構檢測的電阻值的變化量越大，磁粘彈性體的變形量越大，因此增強磁場施加機構施加的磁場，從而能夠提高磁粘彈性體的彈性模量，抑制磁粘彈性體的變形，并擴大檢測范圍。
[0024]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選由所述運算機構運算出的所述磁粘彈性體的變形量或變形速度越大，越增強所述磁場施加機構施加的磁場。
[0025]根據該結構，磁粘彈性體的變形量越大，越增強磁場施加機構施加的磁場，由此能夠提高磁粘彈性體的彈性模量，抑制磁粘彈性體的變形，并擴大檢測范圍。
[0026]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁粘彈性體夾設在第一構件(31)與第二構件
(32)之間，該傳感器裝置基于由所述運算機構運算出的施加于所述磁粘彈性體的載荷、或所述磁粘彈性體的振動頻率，來控制所述磁場施加機構，使所述磁粘彈性體的彈性模量發(fā)生變化，并使在所述第一構件與所述第二構件之間傳遞的載荷或振動發(fā)生變化。
[0027]根據該結構，傳感器裝置測定在第一構件與第二構件之間傳遞的載荷、振動等，并且使磁粘彈性體的彈性模量發(fā)生變化，由此能夠作為抑制振動、載荷的致動器而發(fā)揮功能。即，傳感器裝置構成為兼具作為傳感器的功能和作為致動器的功能的裝置。
[0028]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁場施加機構是電磁鐵(5、6)。
[0029]根據該結構，能夠以簡單的結構構成傳感器裝置。
[0030]本發(fā)明的另一方面的特征在于，具有:磁粘彈性體(102)，其在內部分散有磁性粒子(115)，且根據施加的磁場的強度而使彈性模量發(fā)生變化；磁場施加機構(105、106)，其向所述磁粘彈性體施加磁場，并且能夠變更施加的磁場的強度；磁場檢測機構(107)，其被支承于所述磁粘彈性體，且對應于所述磁粘彈性體的變形而相對于所述磁場施加機構的相對位置發(fā)生變化；以及運算機構(110)，其基于所述磁場檢測機構檢測到的磁場的強度和所述磁場施加機構施加的磁場的強度，來對所述磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于所述磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算。在此，磁粘彈性體的變形狀態(tài)是指包括磁粘彈性體的變形量、變形速度、振動頻率等的變形狀態(tài)。
[0031]根據該結構，能夠提供根據磁場施加機構施加的磁場的強度來變更檢測范圍及檢測精度的傳感器裝置。傳感器裝置的運算機構在對磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算時，除了考慮磁場檢測機構檢測到的磁場的強度之外，還考慮磁場施加機構施加的磁場的強度。因此，即便使磁場施加機構為了使磁粘彈性體的彈性模量發(fā)生變化而使施加的磁場的強度發(fā)生變化，也能夠根據磁場檢測機構檢測到的磁場的強度，除去磁場施加機構所帶來的影響而對磁粘彈性體的變形狀態(tài)及施加于磁粘彈性體的載荷中的至少一個進行運算。
[0032]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁場施加機構施加的磁場越強，所述運算機構與所述磁場檢測機構的檢測值對應而運算出的所述載荷的值越增大。
[0033]根據該結構，能夠根據磁場施加機構施加的磁場的強度及磁場檢測機構的檢測值來對施加于磁粘彈性體的載荷進行運算。磁場施加機構施加的磁場的強度越大，磁粘彈性體的彈性模量越變高，相對于載荷的磁粘彈性體的變形量越變小，因此磁場施加機構施加的磁場越強，與磁場檢測機構的檢測值對應而運算出的載荷的值越增大，由此能夠對載荷進行適當地運算。
[0034]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁場檢測機構檢測到的磁場的強度的變化量越大，越增強所述磁場施加機構施加的磁場。
[0035]根據該結構，磁場檢測機構檢測到的磁場的強度的變化量越大，磁粘彈性體的變形量越大，因此增強磁場施加機構施加的磁場，從而能夠提高磁粘彈性體的彈性模量，抑制磁粘彈性體的變形，并擴大檢測范圍。
[0036]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選由所述運算機構運算出的所述磁粘彈性體的變形量的大小或變形速度越大，越增大所述磁場施加機構施加的磁場的強度。
[0037]根據該結構，磁粘彈性體的變形量或變形速度越大，越增強磁場施加機構施加的磁場，由此能夠提高磁粘彈性體的彈性模量，抑制磁粘彈性體的變形，并擴大檢測范圍。
[0038]另外，在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述磁粘彈性體夾設在第一構件(131)與第二構件
(132)之間，所述運算機構基于由該運算機構運算出