测力传感器以及测力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测定载荷的测力传感器以及测力传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]公知有利用应变传感器对载荷进行测定的测力传感器(专利文献1?3)。如专利文献1?3所述，以往的测力传感器具有沿一个方向延伸的横梁(梁)，并通过将应变传感器设置在横梁上，从而能够测定主要施加于横梁的一个方向上的载荷。
[0003]专利文献1:日本特公平6-95036号公报
[0004]专利文献2:日本特公平7-104218号公报
[0005]专利文献3:日本特许登记第2509848号公报
[0006]发明人们为了进行振动试验，研究利用测力传感器测定由被测定物的振动而产生的载荷。例如，对安装于机动车车身的散热器的振动进行测定，或者对在设置于公园等的游乐设施等上产生的振动进行测定等。在这样的振动试验中，由于施加于被测定物的载荷并非为一个方向，因此要求同时测定多个方向上的振动。
[0007]上述专利文献1?3中所记载的测力传感器由于仅具有沿一个方向延伸的横梁，并仅在该横梁上安装有应变传感器，因此测定方向主要为一个方向，不能同时测定例如X轴方向和Y轴方向这两个方向的载荷。发明人们为了满足上述要求，将测定方向为一个方向的测力传感器配置成各自的测定方向朝着正交的朝向并且将它们上下地两个重叠，从而研究同时地测定正交的两个方向上的载荷。这两个测力传感器通过螺栓的紧固而连结。
[0008]然而，在通过螺栓紧固来连结两个测力传感器而成的连结型测力传感器中，如果用于振动试验，则存在由于振动而螺栓松动的缺点。如果螺栓松动，则刚性降低，测定误差增大。虽然为了确保较高的刚性，存在为了提高紧固力而加宽螺栓的直径或者增加根数的方法，但是如果这样，则导致测力传感器大型化。在测力传感器的设置空间狭窄的情况下，由于大型化也较困难，因此在连结型测力传感器中无法确保所需的刚性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供即使小型也具有较高的刚性并且能够正确地测定施加于被测定物的多个方向上的载荷的测力传感器以及测力传感器的制造方法。
[0010]为了达成上述目的，本发明的测力传感器包括保持件、连结部、第一横梁、第二横梁、第一应变传感器、第二应变传感器以及狭缝。保持件的平面形状具有框形状。连结部配置于保持件内，与被测定物连结。第一横梁在以保持件呈现框形状的平面为包含正交的X轴以及Y轴的XY平面的情况下，配置于保持件内，并在XY平面上沿X轴方向延伸。第一横梁与保持件以及连结部一体地形成，且一端与保持件连接，另一端与连结部连接。第二横梁配置于保持件内，并在XY平面上沿Y轴方向延伸。第二横梁与保持件以及连结部一体地形成，且一端与保持件连接，另一端与连结部连接，进一步，配置于在与XY平面正交的Z轴方向上与第一横梁分开的位置。第一应变传感器安装于第一横梁，并且用于对由于从被测定物施加于连结部的载荷而在在第一横梁上产生的Y轴方向上的变形量进行测定。第二应变传感器安装于第二横梁，并且用于对由于从被测定物施加于连结部的载荷而在第二横梁上产生的X轴方向上的变形量进行测定。狭缝为了在Ζ轴方向上将连结部分离成与第一横梁连接的第一连结部和与第二横梁连接的第二连结部这两个部分，而相对于连结部在与ΧΥ平面平行的方向上形成。
[0011]优选的是，第一横梁由在X轴方向上分别从第一连结部的两端向保持件的内周面各延伸两根、合计四根的横梁构成，并且，第二横梁由在Υ轴方向上分别从第二连结部的两端向保持件的内周面各延伸两根、合计四根的横梁构成。优选的是，在将η设为正整数的情况下，第一应变传感器以及第二应变传感器由分别以4η个为一组的电阻器的组合构成。优选的是，在构成第一横梁的合计四根的各横梁上各设置有至少一个构成第一应变传感器的电阻器，在构成第二横梁的合计四根的各横梁上各设置有至少一个构成第二应变传感器的电阻器。
[0012]优选的是，第一横梁以及第二横梁分别为剖面是四边形的四棱柱，并且四个侧面中的两个侧面与ΧΥ平面平行地配置，且其他两个侧面以与ΧΥ平面正交的朝向配置，构成第一应变传感器以及第二应变传感器的各个电阻器在第一横梁或者第二横梁上安装于与ΧΥ平面正交的侧面。优选的是，在第一横梁以及第二横梁的至少一方，在与ΧΥ平面平行的侧面安装有用于测定Ζ轴方向上的变形量的第三应变传感器。
[0013]优选的是，保持件的平面形状为圆环形状，连结部的平面形状为四边形，配置于四边形的中心与圆环形状的中心一致的位置。优选的是，被测定物与第一连结部以及第二连结部的一方连结，固定被测定部的固定部与另一方连结。
[0014]本发明的测力传感器的制造方法包含主体部形成工序、连结部分离工序以及应变传感器安装工序。在主体部形成工序中，形成主体部，该主体部一体地形成有保持件、连结部、第一横梁以及第二横梁，所述保持件的平面形状具有框形状，所述连结部配置于保持件内并与被测定物连结，所述第一横梁在以保持件呈现框形状的平面为包含正交的X轴以及Υ轴的ΧΥ平面的情况下，配置于保持件内，在框内沿X轴方向延伸，所述第一横梁的一端与保持件连接，所述第一横梁的另一端与连结部连接，所述第二横梁配置于保持件内，在ΧΥ平面上沿Υ轴方向延伸，所述第二横梁的一端与保持件连接，所述第二横梁的另一端与连结部连接，进一步，所述第二横梁配置于在与ΧΥ平面正交的ζ轴方向上与第一横梁分开的位置。在连结部分离工序中，在形成主体部后，对于连结部，形成在与ΧΥ平面平行的方向上贯通连结部的狭缝，从而在Ζ轴方向上将连结部分离成与第一横梁连接的第一连结部和与第二横梁连接的第二连结部这两个部分。在应变传感器安装工序中，在第一横梁上安装第一应变传感器，并且在第二横梁上安装第二应变传感器，所述第一应变传感器用于对由于从被测定物施加于连结部的载荷而在第一横梁上产生的Υ轴方向上的变形量进行测定，所述第二应变传感器用于对由于从被测定物施加于连结部的载荷而在第二横梁上产生的X轴方向上的变形量进行测定。另外，优选的是，狭缝通过电火花线切割加工或者激光加工而形成。
[0015]根据本发明，由于一体地形成保持件、连结部、沿X轴方向延伸的第一横梁以及沿Υ轴方向延伸的第二横梁，因此即使小型刚性也较高。并且，由于刚性较高，因此能够对用第一横梁和第二横梁分别测定的X轴方向上和Υ轴方向上的载荷进行正确地测定。
[0016]另外，由于即使小型也能够确保较高的刚性，因此能够使Z轴方向上的厚度较薄。由此，也能够在狭窄的空间设置。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的测力传感器的立体图。
[0018]图2是切除测力传感器的一部分后的立体图。
[0019]图3是测力传感器的俯视图。
[0020]图4是沿图3的IV-1V线切断后的纵向剖视图。
[0021]图5是沿图3的V-V线切断厚的纵向剖视图。
[0022]图6是说明测力传感器的制造方法的立体图。
[0023]图7是说明测力传感器的使用状态的主要部分剖视图。
[0024]图8是说明本发明的变形例的立体图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，测力传感器2包括:主体部3和多个应变传感器4?7(参照图2)。主体部3由例如不锈钢等金属形成，并具有保持件8、第一连结部9以及第二连结部10 (参照图2)、第一横梁11以及第二横梁12 (参照图2)。保持件8的平面形状为框形状，具体而言，为圆环形状。这里，设保持件8呈现框形状的平面为包含正交的X轴以及Y轴的XY平面，并设与XY平面正交的保持件8的厚度方向为Z轴。另外，设包含X轴以及Z轴的平面为XZ平面，设包含Y轴以及Z轴的平面为YZ平面。
[0026]如图2所示，在保持件8的内部空间配置有第一连结部9以及第二连结部10。如后述的那样，第一连结部9以及第二连结部10在两者一体地形成后，在Z轴方向上沿上下分离。在第一连结部9以及第二连结部10之间形成有狭缝13，狭缝13在分离加工时被形成。另外，贯通保持件8的一部分而形成的切口 14在形成狭缝13时被同时地形成。
[0027]如图3?图5所示，第一连结部9以及第二连结部10的XY平面内的平面形状为四边形，并且第一连结部9以及第二连结部10配置于与形成为圆环形状的保持件8中心一致的位置。第一连结部9以及第二连结部10分别在中心形成有用于连结被测定物的内螺纹部9a、10a。第一连结部9以及第二连结部10由于原本为一体，因此X轴方向以及Y轴方向的位置相互重叠。另外，内螺纹部9a、10a的中心与保持件8的中心一致。
[0028]第一横梁11在保持件8的框内沿X轴方向延伸，并与保持件8以及第一连结部9一体地形成，轴方向的一端与保持件8连接，另一端与第一连结部9连接。第一横梁11由在X轴方向上从第一连结部9的两端即第一连结部9的相对的侧面9b、9c分别向保持件8各延伸两根、合计四根的横梁11a?lid构成。横梁11a?lid分别为剖面是四边形的四棱柱，并且四个侧面中