CN107436207B - 负荷检测装置 - Google Patents
负荷检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107436207B CN107436207B CN201710383459.8A CN201710383459A CN107436207B CN 107436207 B CN107436207 B CN 107436207B CN 201710383459 A CN201710383459 A CN 201710383459A CN 107436207 B CN107436207 B CN 107436207B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensors
- load
- sensor
- detection device
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/225—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to foot actuated controls, e.g. brake pedals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
- G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
本发明提供一种负荷检测装置(100),具备:负荷输入部(10),具有输入面(14)和输出面(19);变形体(20),具有环状部(25)和支撑部(21),环状部(25)具备与输出面(19)的至少一部分接触的接触部(22);一组传感器(30),配置在环状部(25)的设有接触部(22)的面的背面,对根据输入的负荷而产生的变形进行检测;一组计算部(40),使用该传感器(30)各自的检测结果计算一组负荷的大小;以及异常判定部(50),对一组负荷的大小进行比较,判定传感器(30)和计算部(40)是否不存在异常。
Description
技术领域
本发明涉及检测负荷的负荷检测装置。
背景技术
以往,利用负荷检测装置来检测输入到各种装置的负荷。作为这种负荷检测装置,例如存在日本特开2013-250161、日本特开2014-101960、日本特开2014-102155记载的负荷检测装置。
日本特开2013-250161记载的负荷检测装置具有筒状的周壁部、圆板状的圆板状部、负荷输入部以及传感器。圆板状部形成有与周壁部同轴的贯通孔,圆板状部以与载置周壁部的载置面之间具有空隙的方式被周壁部的内周面支撑。负荷输入部至少与贯通孔相向一侧的形状是直径比贯通孔的内径大的球形状,并且载置于贯通孔,供输入检测对象的负荷。传感器以相对于贯通孔点对称的方式配置在圆板状部,检测根据输入到负荷输入部的负荷而产生的变形。
日本特开2014-101960记载的车辆的制动装置,通过电动马达使摩擦构件按压于固定在车辆的车轮上的旋转构件,使车轮产生制动扭矩。该车辆的电动制动装置具有按压构件、轴构件、第一球面构件、第二球面构件、获取装置以及控制装置。按压构件具有螺母相当部以及螺栓相当部中的任意一个的螺纹部,向摩擦构件施加按压力。轴构件被电动马达驱动旋转,与螺纹部螺合。第一球面构件从按压构件和轴构件中的一个构件接受按压力的反作用力,在端面形成球状面。第二球面构件相对于轴构件的旋转轴的旋转运动受到限制,与第一球面构件的球状面滑动接触,从第一球面构件接受按压力的反作用力。获取装置检测第二球面构件的变形,基于变形获取按压力。控制装置基于按压力控制电动马达。
日本特开2014-102155记载的负荷检测装置具有负荷输入部、圆板状的圆板状部以及支撑构件。负荷输入部具有供输入来自检测对象的负荷的输入面以及形成于该输入面的相反侧的曲面状的输出面,由输出面输出负荷。圆板状的圆板状部具有接触部,该接触部通过以负荷输入部的中心为中心的连续的圆状线或间断的圆状线与负荷输入部的曲面接触。支撑构件以与载置面之间具有间隙的方式支撑圆板状部。另外,对于负荷检测装置而言,输入面的直径范围基于根据圆板状部随着负荷的输入产生的挠曲而变化的接触部的直径来设定。
在日本特开2013-250161、日本特开2014-101960、日本特开2014-102155记载的技术中,即使例如在检测部以及将施加负荷转换为变形的构件(上述“变形体”)等因时间上恶化、意外的物理应力、电应力而产生异常(在性能上的无规律变化、断电、电短路、变形)时,在电信号具有明显特征的情况下,作为信号处理电路的功能,也能够检测异常。然而,在例如在性能上的无规律变化等导致产生异常时,不能判断得到的电信号是否正确,不能确定是否产生异常。
发明内容
因此,需求一种能够适当地判定是否产生异常的负荷检测装置。
本发明的一个方面的负荷检测装置具备:负荷输入部,具有供输入负荷的平面状的输入面以及向所述输入面的相反侧凸出而成的输出面;变形体,具有环状部和支撑部,该环状部具备与所述输出面的至少一部分接触的接触部,该支撑部将所述环状部支撑为能够摆动;一组传感器,配置在所述环状部的设有所述接触部的面的背面,对根据输入到所述负荷输入部的负荷而产生的变形进行检测;一组计算部,使用所述一组传感器各自的检测结果计算一组所述负荷的大小;以及异常判定部,比较所述一组所述负荷的大小,判定所述一组传感器和所述一组计算部是否不存在异常。
如果例如一组传感器中有一个异常,则传感器的检测结果彼此不同,如果一组计算部中有一个异常,则计算部的计算结果彼此不同。因此,根据上述结构,对通过一组计算部计算的一组负荷的大小进行比较,当两者的差为预设值以下时,能够判定一组传感器和一组计算部没有产生异常,当所述差比预设值大时,能够判定一组传感器中的任一个传感器和一组计算部中的任一个计算部产生异常。如此地,根据本负荷检测装置,能够适当地判定是否产生异常。
另外,所述一组传感器可以分别具有俯视呈梳齿状的梳齿状部,所述一组传感器配置为所述梳齿状部彼此啮合。
根据上述结构,能够使一组传感器彼此靠近配置,因此,在配置方面,能够缩小一组传感器产生的检测结果的误差。因此,能够准确地判定一组传感器和一组计算部是否不存在异常。
所述一组传感器也可以配置为所述梳齿状部仅周向上的一部分断续地彼此啮合。
通过这种结构也能够适当地判定一组传感器和一组计算部是否不存在异常。
另外,所述一组传感器也可以分别沿所述负荷输入部的周向分割配置。
例如在负荷被均等地输入到负荷输入部的情况下,由于两个传感器检测相同的变形,所以没有问题。根据上述结构,即使在偏荷输入到负荷输入部的情况下,由于传感器分散配置,也能够防止一组传感器的两个均损坏。
另外,所述一组传感器也可以沿所述负荷输入部的周向并排配置。
根据上述结构,在不使一组传感器的结构复杂的情况下,能够在变形体上的大致相同的位置配置一组传感器。因此,能够维持检测精度,并且形成简单的结构。
另外,所述一组传感器可以层叠配置。
根据上述结构,能够在节省空间的情况下配置一组传感器,而且,一组传感器能够在变形体的相同位置检测负荷。
附图说明
下面,参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优势以及技术和工业意义进行说明,其中,相同的附图标记表示相同的元件。
图1是示意性地表示负荷检测装置的侧剖面的图。
图2是示意性地表示负荷检测装置的展开立体图。
图3是从下方观察第一实施方式的负荷检测装置的图。
图4是将传感器的一部分放大的图。
图5是将传感器的一部分放大的图。
图6是表示传感器与计算部的连接状态的图。
图7是从下方观察第二实施方式的负荷检测装置的图。
图8是从下方观察第三实施方式的负荷检测装置的图。
图9是示意性地表示第四实施方式的负荷检测装置的侧剖面的图。
图10是从下方观察另一实施方式的负荷检测装置的图。
具体实施方式
1.第一实施方式
本发明的负荷检测装置具有传感器和计算部,具备判定该传感器和计算部是否不存在异常的功能。下面,对本实施方式的负荷检测装置100进行说明。
图1示出了本实施方式的负荷检测装置100的侧剖视图。图2示出了将负荷检测装置100的一部分剖切的展开立体图。图3示出了从下方观察负荷检测装置100的示意图。图4和图5示出了将负荷检测装置100具有的传感器30的一部分放大的图。图6示出了负荷检测装置100具有的传感器30与计算部40的连接状态。如图1-图6所示,负荷检测装置100具有负荷输入部10、变形体20、传感器30、计算部40以及异常判定部50。
负荷输入部10具有供输入来自检测对象的负荷的平面状的输入面14以及向该输入面14的相反侧凸出而成的曲面状的输出面19,由该输出面19输出负荷。在本实施方式中,负荷输入部10例如形成为在偏离球心中心的位置切割球体而形成的体积较小的部分的形状,或在偏离中心的椭圆球体位置与长轴平行地切断椭圆球体而形成的体积较小的部分的形状。因此,如图1所示,负荷输入部10构成为侧视呈扁平的状态。输入面14设置于上述切割时产生的平面。另一方面,输出面19设置于输入面14的背面。该输出面19配置为至少一部分与下文所述的环状部25接触,输入到输入面14的负荷向环状部25输出。
另外,在本实施方式中,负荷输入部10设有沿轴向贯通的孔部16。因此,在俯视时负荷输入部10呈圆板状。另外,如图1和图2所示,负荷输入部10的外径比支撑部21(下文所述)的内径小。因此,空间47能够容纳负荷输入部10。
变形体20具有支撑部21和环状部25。在本实施方式中,支撑部21由筒状构成,呈圆筒状。即,支撑部21呈与轴向正交的剖面为圆形的筒状。
环状部25形成圆板状,具有接触部22,该接触部22通过以负荷输入部10的中心为中心的连续的圆状线或间断的圆状线与负荷输入部10的曲面接触。因此,接触部22配置为与输出面19的至少一部分接触。在本实施方式中,在环状部25的中心部形成有贯通孔26,该贯通孔26沿轴向贯通环状部25。因此,环状部25形成所谓的面包圈(doonatsu)状。所述环状部25通过该环状部25的外周面与支撑部21的内周面23抵接而被固定。在这种情况下,优选对支撑部21和环状部25进行固定以使在作用于环状部25的负荷向支撑部21传递时不衰减。因此,环状部25被支撑部21支撑为能够摆动。
优选支撑部21和环状部25采用受到负荷而能够变形的材料例如陶瓷、铝、不锈钢等材料一体形成。然而,只要使作用于环状部25的负荷在向支撑部21传递时不衰减即可,支撑部21和环状部25也可以分体形成。
环状部25以与载置面45之间具有间隙的方式被支撑部21支撑。在本实施方式中,环状部25在支撑部21的轴向中央侧被支撑。即,环状部25与支撑部21的两轴向端部分离且被支撑部21的内周面23支撑。因此,若将支撑部21以一侧轴向端部作为底部载置于载置面45,使环状部25与载置面45之间具有空隙。因此,若将比环状部25更靠载置面45的相反侧的支撑部21作为第一支撑部51,将比环状部25更靠载置面45侧的支撑部21作为第二支撑部52,通过第二支撑部52、环状部25和载置面45形成空间46。另一方面,通过第一支撑部51的轴向端面、第一支撑部51和环状部25形成空间47。
另外,环状部25具有外环部27和内环部28。如图3所示,外环部27与内环部28在径向上连续。沿轴向观察环状部25,径向外侧的部位相当于外环部27。而且,外环部27的径向内侧相当于内环部28。在本实施方式中,外环部27的厚度均匀。另一方面,就内环部28而言,越靠径向内侧,厚度越薄。如上所述,在环状部25的径向中央部形成有贯通孔26。因此,内环部28形成为从与外环部27的边界开始朝向贯通孔26逐渐变薄。在本实施方式中,如图1所示,在从径向外侧观察环状部25的情况下,以使环状部25的与载置面45相向一侧的面71平坦的方式形成有外环部27和内环部28,在环状部25的与载置面45相向一侧的面71的相反侧的面72的径向内侧具有锥状部73。
环状部25在径向中央侧具有锥状部73。在本实施方式中,在上述锥状部73载置负荷输入部10。因此,负荷输入部10能够在不贯通贯通孔26的情况下,以圆环状与锥状部73线接触。上述的线接触的部分相当于接触部22。在图2中,接触部22用单点划线表示。
另外,如上所述,在本实施方式的负荷输入部10设有沿轴向贯通该负荷输入部10的孔部16。负荷输入部10以该孔部16的轴心与贯通孔26的轴心同轴的方式载置于环状部25。
传感器30配置在环状部25的设有接触部22的面的背面,检测根据输入到负荷输入部10的负荷而产生的变形。传感器30设置有一组。以下,为了容易理解,在对一组传感器30分别区别说明的情况下,将一个传感器30作为传感器31(第一传感器),将另一个作为传感器32(第二传感器),进行说明。
在本实施方式中,传感器30使用公知的应变仪构成。应变仪根据从外部输入的负荷而自身产生变形,从而电阻值发生变化,基于该电阻值的变化能够检测变形。这种传感器30配置在环状部25的面71。由此,环状部25根据输入到负荷输入部10的负荷而挠曲变形,该变形引起传感器30产生变形。本负荷检测装置100通过检测该传感器30产生的变形来检测负荷。
如图4和图5所示,在俯视时传感器30(传感器31和传感器32)分别具有梳齿状的梳齿状部39。“梳齿状”是像梳子的齿那样形成具有从根部侧向规定方向凸出的多个凸出部的形状。
传感器31设置有多个,传感器32也设置有多个。多个传感器31和多个传感器32构成第一传感器组34和第二传感器组35。在本实施方式中,第一传感器组34和第二传感器组35构成上述的梳齿状。
就第一传感器组34而言,传感器30以使凸出部的延伸方向沿贯通孔26的周向(传感器31的灵敏度方向为贯通孔26的周向)的方式配置在贯通孔26的周围。“使凸出部的延伸方向沿贯通孔26的周向”是指配置为凸出部的延伸方向与贯通孔26的周向平行。在本实施方式中,第一传感器组34具有传感器31的梳齿状部39和传感器32的梳齿状部39。这些梳齿状部39以贯通孔26为中心相向配置。
由此,当外力作用于负荷输入部10时,内环部28向下方挠曲。此时,沿贯通孔26的周向在内环部28上作用拉伸力。因此,第一传感器组34主要检测拉伸变形。
另外,第二传感器组35以使梳齿状部39的凸出部的延伸方向沿贯通孔26的径向的方式配置在贯通孔26的周围。“使凸出部的延伸方向沿贯通孔26的径向”是指凸出部配置于与贯通孔26相同的轴心上。在本实施方式中,第二传感器组35也具有传感器31的梳齿状部39和传感器32的梳齿状部39。这些梳齿状部39以贯通孔26为中心相向配置。
由此,当外力作用于负荷输入部10时,内环部28向下方挠曲。此时,在外环部27产生弯曲,对该外环部27的背面作用压缩力。因此,第二传感器组35主要检测压缩变形。
特别是,在本实施方式中,传感器31和传感器32配置为各自的梳齿状部39彼此啮合。“各自的梳齿状部39彼此啮合”是指,配置为传感器31和传感器32中的一个传感器的彼此相邻的两个凸出部之间夹着传感器31和传感器32中的另一个传感器的凸出部的状态。
根据上述结构,能够使一组传感器彼此靠近配置,因此,在配置方面,能够缩小形成的一组传感器的检测结果的误差。因此,能够准确地判定一组传感器和一组计算部是否不存在异常。
计算部40使用一组传感器30各自的检测结果计算一组负荷的大小。计算部40设置有一组。以下,为了容易理解,在对一组计算部40分别区别说明的情况下,将一个计算部40作为计算部41(第一计算部),将另一个作为计算部42(第二计算部),进行说明。
在本实施方式中,如图6所示,就计算部40而言,将构成各第一传感器组34和第二传感器组35的4个应变仪中的径向上彼此相向的两个应变仪串联,来构成惠斯通电桥电路。此处,将传感器31的构成第一传感器组34的应变仪作为R1、R3,将传感器31的构成第二传感器组35的应变仪作为R2、R4。另外,将传感器32的构成第一传感器组34的应变仪作为R5、R7,将传感器32的构成第二传感器组35的应变仪作为R6、R8。如图6所示,通过这些应变仪构成惠斯通电桥电路,在拉伸力作用于应变仪的情况下,电阻值增大,在圧缩力作用于应变仪的情况下,电阻值减小。通过电压或电流的变化求出上述电阻值的变化,检测负荷。由于这种惠斯通电桥电路是公知的,所以省略说明。
如此地,通过构成负荷检测装置100,在负荷被施加给负荷输入部10的情况下,能够在第一传感器组34产生拉伸变形,在第二传感器组35产生压缩变形。因此,能够灵敏度良好地检测负荷。
此处,如上所述,负荷检测装置100具有一组传感器30(传感器31和传感器32)。计算部41使用传感器31构成,计算部42使用传感器32构成。一组计算部40的计算结果(惠斯通电桥电路的输出)分别传递至构成信号处理部61以及信号处理部62的信号处理部60。
信号处理部60使用公知的运算放大器、微型计算机等进行零点调整、零点温度校正、灵敏度温度校正、线性校正、应变仪的断线检测等。由于这些处理是公知的,所以省略说明。一组信号处理部60各自的检测结果被传递给下文所述的异常判定部50。
异常判定部50比较一组负荷的大小,判定传感器30和计算部40是否不存在异常。即,计算部41计算的负荷大小的计算结果以及计算部42计算的负荷大小的计算结果被传递给异常判定部50,异常判定部50对上述两个计算结果的大小关系进行比较。如果上述两个计算结果的差为预设值以下,则异常判定部50判定传感器30和计算部40没有产生异常,当两个计算结果的差比预设值大时,异常判定部50判定传感器30和计算部40产生异常。“预设值”可以通过传感器30的电阻值的偏差、计算部40造成的计算上的误差来设定。
更详细地,例如,如果一组传感器30中的一个发生异常,则传感器的检测结果彼此不同,如果一组计算机40中的一个发生异常,则计算部的计算结果彼此不同。因此,根据上述结构,对通过一组计算机40计算的一组负荷的大小进行比较,在上述差为预设值以下的情况下,能够判定一组传感器30和一组计算部40没有异常,在上述差比预设值大的情况下,例如能够判定一组传感器30中的某个传感器和一组计算部40中中的某个计算部异常。如此地,根据本负荷检测装置,能够适当地判定是否产生异常。
如此地,负荷检测装置100能够判定传感器30和计算部40是否不存在异常。因此,能够防止利用负荷检测装置100的检测结果的其他装置利用错误的结果作为误检测出的负荷。
2.第二实施方式
接着,对第二实施方式进行说明。在第一实施方式中,传感器30沿负荷输入部10的周向配置在整周上,而第二实施方式与第一实施方式不同的点在于,传感器30没有沿负荷输入部10的周向配置在整周上。由于其他结构与第一实施方式相同,所以下面主要对不同的部分进行说明。
将从下方观察第二实施方式的负荷检测装置100的图示于图7。在本实施方式中,传感器30也由一组传感器31和传感器32构成,一组传感器30分别沿负荷输入部10的周向分割配置。
例如,在负荷被均等地输入到负荷输入部10的情况下,由于两个传感器检测相同的变形,所以没有问题。根据上述结构,即使在偏负荷输入到负荷输入部10的情况下,由于传感器30分散配置,也能够防止一组传感器30的两个传感器损坏。
在本实施方式中,也将传感器31的构成第一传感器组34的应变仪作为R1、R3,将传感器31的构成第二传感器35的应变仪作为R2、R4。就应变仪R1而言,两个应变仪R11、R12串联;就应变仪R2而言,两个应变仪R21、R22串联;就应变仪R3而言,两个应变仪R31、R32串联;就应变仪R4而言,两个应变仪R41、R42串联。另外,将传感器32的构成第一传感器组34的应变仪作为R5、R7,将传感器32的构成第二传感器组35的应变仪作为R6、R8。就应变仪R5而言,两个应变仪R51、R52串联;就应变仪R6而言,两个应变仪R61、R62串联;就应变仪R7而言,两个应变仪R71、R72串联;就应变仪R8而言,两个应变仪R81、R82串联。
如图7所示,就上述应变仪R1-R8而言,传感器31的构成第一传感器组34的应变仪R11、R12、R31、R32沿负荷输入部10的周向以90度间隔配置,在应变仪R11、R12、R31、R32的径向内侧,传感器31的构成第二传感器组35的各应变仪R21、R22、R41、R42沿负荷输入部10的周向以90度间隔配置。
另外,传感器32的构成第一传感器组34的应变仪R51、R52、R71、R72沿负荷输入部10的周向以90度间隔配置,在应变仪R51、R52、R71、R72的径向内侧,传感器32的构成第二传感器组35的各应变仪R61、R62、R81、R82沿负荷输入部10的周向以90度间隔配置。此时,传感器31的应变仪与传感器32的应变仪沿负荷输入部10的周向以彼此搓来45度的状态配置。
即,在图7的例子中,与图3的例子同样地,径向外侧的应变仪检测沿周向的变形(应变仪的网格方向(grid direction)设定为周向),径向内侧的应变仪检测沿径向的变形(应变仪的网格方向设定为径向)。当然,也可以径向外侧的应变仪也检测沿径向的变形(将应变仪的网格方向设定为径向),径向内侧的应变仪检测沿周向的变形(也可以将应变仪的网格方向设定为周向)。
另外,在图7的例子中,示出了构成各应变仪R1~应变仪R8的串联的两个应变仪(例如,在应变仪R2的情况下,为应变仪R21和应变仪R22)配置在偏离90度的位置,而构成各应变仪R1~应变仪R8的串联的两个应变仪也可以配置在偏离180度的位置(沿径向彼此相向的位置)。通过设为这种结构,在对传感器30施加偏负荷时,作为消除器发挥作用。
这种结构与上述第一实施方式的负荷检测装置100同样地,也能够适当地判定传感器30和计算部40是否不存在异常。
3.第三实施方式
然后,对第三实施方式进行说明。在第一实施方式中,一组传感器30配置为梳齿状部39彼此啮合,而在第三实施方式中,与第一实施方式不同点在于,一组传感器30的梳齿状部39不彼此啮合。由于其他结构与第一实施方式相同,所以下面主要对不同的部分进行说明。
将从下方观察第三实施方式的负荷检测装置100的图示于图8。在本实施方式中,传感器30也由一组传感器31和传感器32构成,一组传感器30沿负荷输入部10的周向并排配置。在本实施方式中,传感器30也具有梳齿状部39,但梳齿状部39配置为没有彼此啮合。
根据上述结构,在一组传感器30(传感器31和传感器32)的结构不复杂的情况下,能够在变形体中的大致相同的位置配置一组传感器30。因此,能够维持检测精度,并且形成简单的结构。
这种结构与上述第一实施方式的负荷检测装置100同样地,能够适当地判定传感器30和计算部40是否不存在异常。另外,与第二实施方式同样地,可以配置为,就应变仪R1而言,两个应变仪R11、R12串联;就应变仪R2而言,两个应变仪R21、R22串联;就应变仪R3而言,两个应变仪R31、R32串联;就应变仪R4而言,两个应变仪R41、R42串联。另外,将传感器32的构成第一传感器组34的应变仪作为R5、R7,将传感器32的构成第二传感器组35的应变仪作为R6、R8。就应变仪R5而言,两个应变仪R51、R52串联;就应变仪R6而言,两个应变仪R61、R62串联;就应变仪R7而言,两个应变仪R71、R72串联;就应变仪R8而言,两个应变仪R81、R82串联。
4.第四实施方式
然后,对第四实施方式进行说明。在第一实施方式中,已说明了传感器30配置在环状部25的设有接触部22的面的背面,而在第四实施方式中,与第一实施方式不同点在于,传感器30层叠配置在环状部25的设有接触部22的面的背面。由于其他结构与第一实施方式相同,所以下面主要对不同的部分进行说明。
将第四实施方式的负荷检测装置100的侧剖视图示于图9。在本实施方式中,传感器30也由一组传感器31和传感器32构成,一组传感器30层叠配置。即,传感器31和传感器32中的一个配置在环状部25的设有接触部22的面的背面,传感器31和传感器32中的另一个层叠配置在传感器31和传感器32中的一个上。
这种结构与上述第一实施方式的负荷检测装置100同样地,也能够适当地判定传感器30和计算部40是否不存在异常。另外,根据上述结构,能够在节省空间的情况下配置一组传感器30,而且,一组传感器30能够在变形体20的相同位置检测负荷。
5.其他实施方式
在上述实施方式中,已说明了一组传感器30以梳齿状部39彼此啮合的方式沿负荷输入部10的周向配置在整周上,但梳齿状部39也可以如图10所示仅周向上的一部分断续地啮合,换言之,可以配置为梳齿状部39的啮合部分在周向上隔开间隔。这种结构与上述第一实施方式的负荷检测装置100同样地,也能够适当地判定传感器30和计算部40是否不存在异常。
在上述第三实施方式中,列举应变仪R1-R8各自的两个应变仪串联的例子进行了说明,特别是,在图8中示出了串联的应变仪在径向内侧或径向外侧彼此串联。即,示出了例如R11和R12都配置在径向内侧,R51和R52都配置在径向外侧。然而,也可以配置为,将串联的应变仪中的一个应变仪设置在径向内侧,将另一个应变仪设置在径向外侧。即,也可以配置为,例如将R12配置在R51的位置,将R51配置在R12的位置。根据上述结构,能够缩小各应变仪造成的检测结果(例如,R1的检测结果和R5的检测结果)的偏差。
另外,在图6的惠斯通电桥电路中,示出了R1与R2直接连接且R3与R4串联,示出了R5与R6直接连接且R7与R8串联。然而,也可以配置为,R1与R4直接连接且R2与R3串联,并且R5与R8直接连接且R6与R7串联。进一步地,在这种情况下,连接到电源的各应变仪与接地的应变仪也可以互相调换配置。即,既可以按照电源-R1-R4-地的顺序连接,也可以按照电源-R4-R1-地的顺序连接。
本发明的负荷检测装置能够用于使用变形体检测负荷的各种装置等。
Claims (5)
1.一种负荷检测装置,其特征在于,
具备:
负荷输入部(10),具有供输入负荷的平面状的输入面(14)以及向所述输入面(14)的相反侧凸出而成的曲面状的输出面(19);
变形体(20),具有环状部(25)和支撑部(21),该环状部(25)具备与所述输出面(19)的至少一部分接触的接触部(22),该支撑部(21)将所述环状部(25)支撑为能够摆动;
一组传感器(30),配置在所述环状部(25)的设有所述接触部(22)的面的背面,对根据输入到所述负荷输入部(10)的负荷而产生的变形进行检测,所述一组传感器(30)中的各个传感器包括具有4个应变仪的桥电路;
一组计算部(40),使用所述一组传感器(30)各自的桥电路的检测结果计算一组所述负荷的大小;以及
异常判定部(50),比较所述一组所述负荷的大小,判定所述一组传感器(30)和所述一组计算部(40)是否不存在异常,
所述一组传感器(30)分别具有俯视呈梳齿状的梳齿状部,所述一组传感器(30)配置为所述梳齿状部彼此啮合。
2.如权利要求1所述的负荷检测装置,其特征在于,
所述一组传感器(30)配置为所述梳齿状部仅在所述负荷输入部(10)的周向上的一部分断续地彼此啮合。
3.如权利要求1或2所述的负荷检测装置,其特征在于,
所述一组传感器(30)分别沿所述负荷输入部(10)的周向分割配置。
4.如权利要求1或2所述的负荷检测装置,其特征在于,
所述一组传感器(30)沿所述负荷输入部(10)的周向并排配置。
5.如权利要求1或2所述的负荷检测装置,其特征在于,
所述一组传感器(30)层叠配置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016105137A JP6697954B2 (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 荷重検出装置 |
JP2016-105137 | 2016-05-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107436207A CN107436207A (zh) | 2017-12-05 |
CN107436207B true CN107436207B (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=58778909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710383459.8A Active CN107436207B (zh) | 2016-05-26 | 2017-05-26 | 负荷检测装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10345163B2 (zh) |
EP (1) | EP3249370B1 (zh) |
JP (1) | JP6697954B2 (zh) |
CN (1) | CN107436207B (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017003355A (ja) * | 2015-06-08 | 2017-01-05 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
WO2018175662A1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-27 | University Of Washington | Soft shear force resistive sensor embedded in artificial skin |
JP6762896B2 (ja) * | 2017-03-22 | 2020-09-30 | アズビル株式会社 | 圧力センサチップ、圧力発信器、および圧力センサチップの製造方法 |
US10557760B2 (en) * | 2017-05-15 | 2020-02-11 | Strain Measurement Devices, Inc. | Thin film strain gauge |
JP6919964B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2021-08-18 | ミネベアミツミ株式会社 | センサチップ及び力覚センサ装置 |
WO2019159512A1 (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | アルプスアルパイン株式会社 | 荷重センサ及び荷重検出装置 |
JP7114032B2 (ja) * | 2018-09-26 | 2022-08-08 | ユニパルス株式会社 | 荷重変換器 |
EP3671141B1 (de) * | 2018-12-20 | 2022-08-03 | Bizerba SE & Co. KG | Wägezelle und wiegefuss |
JP7305370B2 (ja) * | 2019-02-19 | 2023-07-10 | Koa株式会社 | シャント抵抗器の実装構造 |
WO2020202821A1 (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 力センサ |
JP7369585B2 (ja) * | 2019-10-03 | 2023-10-26 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 力センサアレイ |
JP7369590B2 (ja) * | 2019-10-23 | 2023-10-26 | 公益財団法人電磁材料研究所 | ウェアラブル端末およびウェアラブル端末システム |
JP2022142116A (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-30 | ミネベアミツミ株式会社 | 起歪体、力覚センサ装置 |
CN113618775A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种连续体机器人关节及连续体机器人 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8024980B2 (en) * | 2008-01-24 | 2011-09-27 | Microstrain, Inc. | Independently calibrated wireless structural load sensor |
US8256306B1 (en) * | 2009-09-02 | 2012-09-04 | The Boeing Company | High-capacity low-profile load cell for measuring compression force |
DE102011106302B3 (de) * | 2011-07-01 | 2012-09-20 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zur Bestimmung eines Messfehlers eines mehrachsigen redundanten Sensors |
CN204301899U (zh) * | 2013-12-06 | 2015-04-29 | 美蓓亚株式会社 | 负载传感器 |
JP2015219342A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4438193B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2010-03-24 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
JP5679704B2 (ja) * | 2010-06-15 | 2015-03-04 | 大和製衡株式会社 | ストレインゲージ式ロードセルの故障診断装置 |
JP6011270B2 (ja) * | 2012-11-20 | 2016-10-19 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
WO2013179988A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
JP5904017B2 (ja) | 2012-05-31 | 2016-04-13 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
JP5892049B2 (ja) | 2012-11-21 | 2016-03-23 | 株式会社アドヴィックス | 車両の電動制動装置 |
US9752634B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-09-05 | Advics Co., Ltd. | Electric vehicle braking device |
ES2864593T3 (es) * | 2013-04-08 | 2021-10-14 | Vishay Advanced Tech Ltd | Dispositivo de detección de carga |
DE202014010494U1 (de) * | 2014-10-30 | 2015-10-20 | Matthias Müller | Messeinrichtung |
JP2017003355A (ja) | 2015-06-08 | 2017-01-05 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
JP5853121B1 (ja) * | 2015-09-24 | 2016-02-09 | 株式会社ワコー | 力覚センサ |
-
2016
- 2016-05-26 JP JP2016105137A patent/JP6697954B2/ja active Active
-
2017
- 2017-05-24 EP EP17172664.9A patent/EP3249370B1/en active Active
- 2017-05-25 US US15/605,191 patent/US10345163B2/en active Active
- 2017-05-26 CN CN201710383459.8A patent/CN107436207B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8024980B2 (en) * | 2008-01-24 | 2011-09-27 | Microstrain, Inc. | Independently calibrated wireless structural load sensor |
US8256306B1 (en) * | 2009-09-02 | 2012-09-04 | The Boeing Company | High-capacity low-profile load cell for measuring compression force |
DE102011106302B3 (de) * | 2011-07-01 | 2012-09-20 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zur Bestimmung eines Messfehlers eines mehrachsigen redundanten Sensors |
CN204301899U (zh) * | 2013-12-06 | 2015-04-29 | 美蓓亚株式会社 | 负载传感器 |
JP2015219342A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107436207A (zh) | 2017-12-05 |
EP3249370B1 (en) | 2020-10-07 |
JP2017211297A (ja) | 2017-11-30 |
US20170343432A1 (en) | 2017-11-30 |
US10345163B2 (en) | 2019-07-09 |
JP6697954B2 (ja) | 2020-05-27 |
EP3249370A1 (en) | 2017-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107436207B (zh) | 负荷检测装置 | |
US20190275681A1 (en) | Torque sensor device and method for detecting torques | |
US9417142B2 (en) | Axial force sensor | |
US20190113407A1 (en) | Force sensor | |
WO2016199752A1 (ja) | 荷重検出装置 | |
CN113302465B (zh) | 扭矩检测传感器和动力传递装置 | |
US20230037745A1 (en) | Method for checking an assembly of at least three strain gauges and strain wave gearing | |
EP3425225B1 (en) | Detecting apparatus for detecting axial displacement of bearing unit | |
WO2019221251A1 (ja) | 軸受の状態監視方法及び状態監視装置 | |
JP2002139391A (ja) | トルク検出装置 | |
WO2021010247A1 (ja) | 軸受装置及びスピンドル装置 | |
US2488348A (en) | Electric load weighing device | |
EP3124931A1 (en) | Strain sensor, and load detection device using same | |
JP2023035339A (ja) | トルクセンサ | |
CN117716219A (zh) | 测力元件及测力元件的输出调整方法 | |
JP2018004290A (ja) | スラスト荷重計測装置 | |
CN112334745B (zh) | 扭矩传感器 | |
JP2018145998A (ja) | 転がり軸受の状態監視装置 | |
CN112313490B (zh) | 扭矩传感器 | |
EP4279891A1 (en) | Drive plate-type torque transducer | |
US20240264020A1 (en) | Torque sensor | |
JP2020094988A (ja) | 多軸力検出装置 | |
JP2023128933A (ja) | トルクセンサ | |
JP2016161305A (ja) | トルク検出装置、及びトルク検出方法 | |
CN114846314A (zh) | 具有包括传感器元件的测量桥的传感器芯片及具有包括该传感器芯片的膜的压力传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200814 Address after: Nagano Applicant after: MINEBEA MITSUMI Inc. Address before: Aichi Applicant before: AISIN SEIKI Kabushiki Kaisha Applicant before: MINEBEA MITSUMI Inc. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |