DE102017120173A1

DE102017120173A1 - Formänderungserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017120173A1
Application number: DE102017120173.4A
Authority: DE
Inventors: Norio GOUKO; Toshihisa Taniguchi; Atusi Sakaida; Keiji Okamoto; Yoshihiko Shiraishi; Masahiro Asano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-05-30
Also published as: JP2018091627A; US20180149475A1; US10718612B2; JP6642394B2

Abstract

Eine Formänderungserfassungsvorrichtung 1 ist in einem Strukturkörper mit einer Basis, einem Anbauelement 92 und Edelstahlbolzen 93, 94, welche das Anbauelement 92 an der Basis 91 fixieren, zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 eingefügt. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 umfasst ein elastisches Element 16 und einen Wärmestromsensor 10. Das elastische Element 16 ist vorgesehen, um sich gemäß einer Verformung der Edelstahlbolzen 93, 94 zu komprimieren oder auszudehnen, und das elastische Element 16 erzeugt eine Wärme basierend auf der Komprimierung und absorbiert Wärme basierend auf der Ausdehnung. Der Wärmestromsensor 10 wird gemäß der Komprimierung oder der Ausdehnung des elastischen Elements 16 verformt und die Wärme in dem elastischen Element 16 wird zu dem Wärmestromsensor 10 übertragen. Der Wärmestromsensor 10 kann eine Größe des Wärmestroms Fh1 als ein Wärmestrom zwischen dem Inneren des elastischen Elements 16 und dem Äußeren, welcher durch die Komprimierung oder die Ausdehnung des elastischen Elements 16 erzeugt wird, erfassen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Formänderungserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Formänderungsenergie in einem Strukturkörper, der mit einer Mehrzahl von befestigten Elementen vorgesehen ist, die durch ein Befestigungselement befestigt sind.
Hintergrund
Die Formänderungserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Formänderung bzw. Belastung in der Struktur ist allgemein bekannt. Die Formänderungserfassungsvorrichtung, wie in der JP 2009-229183 gezeigt (nachfolgend als Dokument 1 bezeichnet), umfasst einen Verformungsbetragsensor zum Aufnehmen eines Verformungsbetrags eines Elements in einem Messobjekt und ein Befestigungselement, welches den Verformungsbetragsensor an dem Element in dem Messobjekt befestigt.
Kurzfassung
Wenn das Element durch eine äußere Kraft verformt wird, beeinflusst eine Verformung im Allgemeinen eine Funktion einer mit dem Element vorgesehenen Vorrichtung. Als eine von Funktionen der Vorrichtung ist es wichtig, nicht nur einen Verformungsbetrag des Elements zu erfassen, sondern ebenso eine Verformungsgeschwindigkeit, um eine Genauigkeit, wie eine Bearbeitungsgenauigkeit in einer Bearbeitungsvorrichtung und eine Montagegenauigkeit in einer Montagevorrichtung, zu verbessern. Da eines aus der Mehrzahl von Elementen in dem Strukturkörper durch die äußere Kraft verformt wird, wird die als Formänderungsenergie bezeichnete Energie in dem Strukturkörper gesammelt. So ist es notwendig, eine Verformungsgeschwindigkeit des Elements im Verhältnis zu der Formänderungsenergie zu erfassen. Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung in Dokument 1 ist es möglich, den Verformungsbetrag des Elements zu erfassen, es kann jedoch schwierig sein, einen Veränderungsbetrag des Verformungsbetrags des Elements zu erfassen.
Es kann vorzuziehen sein, die Formänderungserfassungsvorrichtung vorzusehen, welche einen Betrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper erfasst, der mit einer Mehrzahl von befestigten Elementen vorgesehen ist, die durch ein Befestigungselement befestigt sind.
Eine Formänderungserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Formänderungsenergie eines Strukturkörpers mit einer Mehrzahl von befestigten Elementen, die durch ein Befestigungselement befestigt sind, gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst:

ein verformbares Element, welches derart konfiguriert ist, dass dieses gemäß einer Verformung des Befestigungselements oder zumindest eines aus der Mehrzahl von befestigten Elementen in einer solchen Art und Weise komprimiert oder ausgedehnt wird, dass das verformbare Element eine Wärme erzeugt, wenn dieses komprimiert wird, und Wärme absorbiert, wenn dieses ausgedehnt wird; und
ein Wärmestromerfassungselement, welches derart konfiguriert ist, dass dieses basierend auf der Komprimierung oder der Ausdehnung des verformbaren Elements verformbar ist und in einer solchen Art und Weise in einer Wärmeverbindung mit dem verformbaren Element vorgesehen ist, dass das Wärmestromerfassungselement einen zwischen einem Inneren des verformbaren Elements und dem Äußeren fließenden Wärmestrom erfasst.

Figurenliste

1 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine Abbildung, welche eine Draufsicht mit Bezug auf einen Pfeil II in 1 darstellt;
3 ist eine Abbildung, welche eine Seitenansicht eines Wärmestromsensors in der Formänderungserfassungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ist eine Abbildung, welche eine Draufsicht mit Bezug auf einen Pfeil IV in 3 darstellt;
5 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform darstellt;
6 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform darstellt;
7 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer vierten Ausführungsform darstellt;
8 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer fünften Ausführungsform darstellt;
9 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer sechsten Ausführungsform darstellt;
10 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer siebten Ausführungsform darstellt;
11 ist eine Abbildung, welche eine schematische Ansicht einer Formänderungserfassungsvorrichtung in einer achten Ausführungsform darstellt;
12 ist ein charakteristisches Diagramm, welches einen Ausgang von zwei Wärmestromsensoren basierend auf der Zeit in der achten Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Diagramm, welches einen Ausgang des Wärmestromsensors basierend auf der Zeit in der achten Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen bei der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Abbildungen erläutert.
(Erste Ausführungsform)
Eine Formänderungserfassungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform ist basierend auf den 1 bis 4 erläutert. Wie in 1 gezeigt, ist die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform zwischen einer als ein „befestigtes Element“ bezeichneten Basis 91 und einem als ein „befestigtes Element“ bezeichneten Anbauelement 92 eingefügt, und die Basis 91 und das Anbauelement 92 sind durch die Edelstahlbolzen 93, 94 fixiert, welche als ein „Befestigungselement“ bezeichnet sind.
Zunächst ist ein mit der Formänderungserfassungsvorrichtung 1 vorgesehener Strukturkörper 90 erläutert. Der Strukturkörper 90 umfasst die Basis 91, das Anbauelement 92 und die Edelstahlbolzen 93, 94.
Die Basis 91 ist aus einem Metall, wie SUS 303, hergestellt. Die Basis 91 ist beispielsweise an einem Tisch oder einem Boden (nicht gezeigt) fixiert. 1 zeigt einen Teil der Basis 91, auf welchem das Anbauelement 92 angebracht ist. Die Basis 91 besitzt Bolzen- bzw. Bolzenlöcher 911 auf einer Seite des Anbauelements 92 mit Bezug auf die Basis 91 und auf einer Kontaktfläche 912 der Basis 91. Die Bolzenlöcher 911 sind ausgebildet, so dass die Edelstahlbolzen 93, 94 darin eingeführt werden, und diese besitzen ein im Inneren der Bolzenlöcher 911 ausgebildetes Gewinde.
Das Anbauelement 92 ist aus einem Metall, wie SUS 303, hergestellt. Eine Kontaktfläche 921 auf einer Seite der Basis 91 des Anbauelements 92 kann gegen die Kontaktfläche 912 der Basis 91 stoßen. Das Anbauelement 92 besitzt Durchgangslöcher 922, in welchen die Edelstahlbolzen 93, 94 eingefügt sind. Die Durchgangslöcher 922 sind ausgehend von der Kontaktfläche 921 hin zu einer entgegengesetzten Oberfläche 923 mit Bezug auf die Kontaktfläche 921 ausgebildet, so dass die Edelstahlbolzen 93, 94 in die Durchgangslöcher 922 eingefügt sind.
Die Edelstahlbolzen 93, 94 besitzen jeweilige Bolzenköpfe 931, 941 und Bolzenschäfte 932, 942. Die Bolzenköpfe 931, 941 sind ausgebildet, um gegen die Endfläche 923 des Anbauelements 92 zu stoßen. Die Bolzenschäfte 932, 942 sind ausgebildet, um in die Durchgangslöcher 922 eingefügt zu sein. Außenflächen der Bolzenschäfte 932, 942 auf einer entgegengesetzten Seite der Bolzenköpfe 931, 941 besitzen ein Gewinde, das mit einem im Inneren der Bolzenlöcher 911 ausgebildeten Gewinde in Eingriff steht.
Nachdem das Anbauelement 92 in einer solchen Art und Weise auf der Kontaktfläche 912 der Basis 91 eingerichtet ist, dass die Durchgangslöcher 922 und die Bolzenlöcher 911 miteinander verbunden sind, werden die Edelstahlbolzen 93, 94 in die Durchgangslöcher 922 eingeführt und anschließend werden die Edelstahlbolzen 93, 94 in die Bolzenlöcher 911 eingeführt. Das Gewinde der in die Bolzenlöcher 911 eingeführten Edelstahlbolzen 93, 94 steht mit dem im Inneren der Bolzenlöcher 911 ausgebildeten Gewinde in Eingriff. Danach stoßen die Bolzenköpfe 931, 941 der Edelstahlbolzen 93, 94 durch Rotieren der Edelstahlbolzen 93, 94 gegen die Endfläche 923 des Anbauelements 92, und die Basis 91 und das Anbauelement 92 sind befestigt.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 ist in einer Nut 920 des Anbauelements 92 vorgesehen. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 besitzt ein elastisches Element 16, welches als ein „verformbares Element“ bezeichnet ist, und einen Wärmestromsensor 10, welcher als ein „Wärmestromerfassungselement“ bezeichnet ist.
Das elastische Element 16 ist im Wesentlichen in einer ebenen Gestalt ausgebildet und beispielsweise aus Viton-Gummi hergestellt. Das elastische Element 16 erzeugt basierend auf einem Komprimieren eine Wärme und dieses absorbiert Wärme basierend auf einem Ausdehnen. Eine Oberfläche 161 des elastischen Elements 16 kommt durch einen Klebstoff (nicht gezeigt) in engen Kontakt mit einer Bodenwand 924 der Nut 920.
Der Wärmestromsensor 10 ist auf einer Endfläche 162 in der Nut 920 vorgesehen und zwischen dem elastischen Element 16 und der Basis 91 eingefügt. Der Wärmestromsensor 10 ist aus einem flexiblen Element hergestellt und basierend auf einem Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Elements 16 verformbar. Der Wärmestrom, welcher einem Wärmestrom ausgehend von einem Inneren des elastischen Elements 16 hin zu einem Äußeren des elastischen Elements 16 entspricht, durchläuft den Wärmestromsensor 10. Der Wärmestromsensor 10 erfasst den Wärmestrom, welcher den Wärmestromsensor selbst durchläuft. Der Wärmestromsensor 10 gibt eine Spannung (beispielsweise) gemäß dem erfassten Wärmestrom aus.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Wärmestromsensor 10 ein Isolationssubstrat 11, ein Schutzelement 12 auf einer hinteren Oberfläche, ein Schutzelement 13 auf einer vorderen Oberfläche, ein erstes Zwischenschichtverbindungselement 14 und ein zweites Zwischenschichtverbindungselement 15. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Konstruktion des Wärmestromsensors 10 in einer Richtung ausgehend von dem Schutzelement 12 der hinteren Oberfläche hin zu dem Schutzelement 13 der vorderen Oberfläche im Vergleich zu einem tatsächlichen Aufbau.
Das Isolierungssubstrat 11 ist aus einer Schicht aus einem thermoplastischen Harz hergestellt. Das Isolationssubstrat 11 besitzt eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 111, welche das Isolationssubstrat 11 in einer Dickenrichtung durchdringen. In den Durchgangslöchern 111 ist das erste Zwischenschichtverbindungselement 14 oder das zweite Zwischenschichtverbindungselement 15 vorgesehen. Das mit dem ersten Zwischenschichtverbindungselement 14 vorgesehene Durchgangsloch 111 ist neben dem mit dem zweiten Zwischenschichtverbindungselement 15 vorgesehen Durchgangsloch 111 positioniert. In dem Isolationssubstrat 11 sind das erste Zwischenschichtverbindungselement 14 und das zweite Zwischenschichtverbindungselement 15 abwechselnd angeordnet und diese sind mit einem vorbestimmten Spalt voneinander getrennt.
Das Schutzelement 12 der hinteren Oberfläche ist als eine Schicht aus einem thermoplastischen Harz gebildet und dieses besitzt mit Bezug auf das Isolationssubstrat 11 im Wesentlichen die gleiche Größe. Das Schutzelement 12 der hinteren Oberfläche ist auf einer hinteren Oberfläche 112 des Isolationssubstrats 11 vorgesehen. Ein Muster 114 der hinteren Oberfläche, welches als ein „erstes leitfähiges Muster“ bezeichnet ist, ist zwischen der hinteren Oberfläche 112 des Isolationssubstrats 11 und einer Oberfläche 121 des Schutzelements 12 der hinteren Oberfläche auf einer Seite des Isolationssubstrats 11 ausgebildet. Das Muster 114 der hinteren Oberfläche ist durch eine Kupferfolie oder dergleichen gemustert. Das Muster 114 der hinteren Oberfläche ist zwischen dem ersten Zwischenschichtverbindungselement 14 und dem zweiten Zwischenschichtverbindungselement 15 elektrisch verbunden.
Das Schutzelement 13 der vorderen Oberfläche ist als eine Schicht aus einem thermoplastischen Harz gebildet und dieses besitzt mit Bezug auf das Isolationssubstrat 11 im Wesentlichen die gleiche Größe. Das Schutzelement 13 der vorderen Oberfläche ist auf einer vorderen Oberfläche 113 des Isolationssubstrats 11 vorgesehen. Ein als ein „zweites leitfähiges Muster“ bezeichnetes Muster 115 der vorderen Oberfläche ist zwischen der vorderen Oberfläche 113 des Isolationssubstrats 11 und einer Oberfläche 131 des Schutzelements 13 der vorderen Oberfläche auf einer Seite des Isolationssubstrats 11 ausgebildet. Das Muster 115 der vorderen Oberfläche ist durch eine Kupferfolie oder dergleichen gemustert und als eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Mustern bezeichnet.
Ein Muster 115 der vorderen Oberfläche ist zwischen dem ersten Zwischenschichtverbindungselement 14 und dem zweiten Zwischenschichtverbindungselement 15 elektrisch verbunden.
Die mehreren ersten Zwischenschichtverbindungselemente 14 und die mehreren zweiten Zwischenschichtverbindungselemente 15 sind aus einem unterschiedlichen Metall hergestellt, um einen Seebeck-Effekt aufzuweisen. Die ersten Zwischenschichtverbindungselemente 14 sind beispielsweise aus einer als eine feste Phase gesinterten metallischen Verbindung in einer solchen Art und Weise hergestellt, dass ein Pulver einer Bi-Sb-Te-Legierung, als p-Typ aufgebaut, eine Kristallstruktur mehrerer Metallatome vor einem Sinterschritt aufrechterhält. Die zweiten Zwischenschichtverbindungselemente 15 sind aus einer als eine feste Phase gesinterten metallischen Verbindung in einer solchen Art und Weise hergestellt, dass ein Pulver einer Bi-Te-Legierung, als n-Typ-aufgebaut, eine Kristallstruktur mehrerer Metallatome vor einem Sinterschritt aufrechterhält. Die ersten Zwischenschichtverbindungselemente 14 und die zweiten Zwischenschichtverbindungselemente 15 sind mittels des Musters 114 der hinteren Oberfläche und des Musters 115 der vorderen Oberfläche abwechselnd in Reihe verbunden.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist ein erstes Zwischenschichtverbindungselement 140 der mehreren ersten Zwischenschichtverbindungselemente 14 elektrisch mit einem Anschluss 141 verbunden. Ein zweites Zwischenschichtverbindungselement 150 der mehreren zweiten Zwischenschichtverbindungselemente 15 ist elektrisch mit einem Anschluss 151 verbunden. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Muster 114 der hinteren Oberfläche, die ersten Zwischenschichtverbindungselemente 14, die Muster 115 der vorderen Oberfläche und die zweiten Zwischenschichtverbindungselemente 15 schlangenförmig verbunden, so dass die Anschlüsse 141 und 151 entsprechend auf beiden Enden der vorstehenden Verbindung (siehe eine strichpunktierte Linie L4 mit zwei Punkten in 4) positioniert sind. Die Anschlüsse 141, 151 sind über eine Öffnung 132 des Schutzelements 13 der vorderen Oberfläche nach außen freiliegend.
Der Anschluss 141 ist über eine Verbindungserhebung 142 elektrisch mit einer Ausgabeleitung 143 verbunden. Der Anschluss 151 ist über eine Verbindungserhebung 152 elektrisch mit einer Ausgabeleitung 153 verbunden.
Wenn sich in dem Wärmestromsensor 10 der in einer Dickenrichtung (eine Richtung ausgehend von dem Schutzelement 12 der hinteren Oberfläche hin zu dem Schutzelement 13 der vorderen Oberfläche in 3) des Wärmestromsensors 10 fließende Wärmebetrag verändert, verändert sich eine induzierte Spannung, welche bei den ersten Zwischenschichtverbindungselementen 14 und den zweiten Zwischenschichtverbindungselementen 15 induziert wird, die abwechselnd in Reihe verbunden sind. Der Wärmestromsensor 10 gibt die Spannung über die Ausgabeleitungen 143, 153 als ein Erfassungssignal nach außen ab. Basierend auf dem Erfassungssignal wird die Größe des den Wärmestromsensor 10 durchlaufenden Wärmestroms berechnet.
Bei der ersten Ausführungsform beträgt eine Tiefe der Nut 920 in dem Anbauelement 92 1 mm (Millimeter) und eine Dicke des elastischen Elements 16 beträgt 1 mm (Millimeter) und eine Dicke des Wärmestromsensors 10 beträgt 0,3 mm (Millimeter). Wenn die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 in der Nut 920 angebracht ist, ist das elastische Element 16 in einem komprimierten Zustand zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 eingefügt. Das elastische Element 16 ist mit der Komprimierungs- bzw. Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 90 keine äußere Kraft aufgebracht wird.
Die Funktion der Formänderungserfassungsvorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform ist gemäß 1 erläutert.
Wenn auf den Strukturkörper 90 die äußere Kraft aufgebracht wird, die größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird in dem Strukturkörper 90 eine Formänderung erzeugt. Die Formänderung in dem Strukturkörper 90 bedeutet, dass zumindest ein Element aus der Basis 91, dem Anbauelement 92 und den Edelstahlbolzen 93, 94, welche als der Strukturkörper 90 aufgebaut sind, durch die äußere Kraft verformt wird. Zu dieser Zeit wird die Formänderungsenergie aufgrund der Verformung in dem Strukturkörper 90 akkumuliert.
Wenn zumindest ein Element aus der Basis 91, dem Anbauelement 92 und den Edelstahlbolzen 93, 94 durch die äußere Kraft verformt wird, wird ein Abstand zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 in der Nut 920, und genauer gesagt, ein Abstand zwischen der Kontaktfläche 912 und der Bodenwand 924, verändert. So wird das elastische Element 16 komprimiert oder ausgedehnt. Aufgrund der auf den Strukturkörper 90 aufgebrachten äußeren Kraft wird der Abstand bzw. die Strecke zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 verkürzt und das elastische Element 16 wird komprimiert, so dass im Inneren des elastischen Elements 16 eine Wärme erzeugt wird. Wenn die Wärme in dem elastischen Element 16 erzeugt wird, wird der von dem Inneren des elastischen Elements 16 hin zu dem Äußeren fließende Wärmestrom Fh1 erzeugt, wie in 1 gezeigt ist. Der Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des Wärmestroms Fh1.
Wenn der Abstand bzw. die Strecke zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 in der Nut 920 länger wird und das elastische Element 16 ausgedehnt wird, absorbiert das elastische Element 16 Wärme. So wird der von dem Äußeren hin zu dem Inneren des elastischen Elements 16 fließende Wärmestrom Fh1 erzeugt. Der Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des Wärmestroms Fh1.
Da auf der Kontaktfläche 912 der Basis 91 und auf der Kontaktfläche 921 des Anbauelements 92 eine Wölbung oder eine Unebenheit bzw. Welligkeit vorliegt, ist zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 ein Spalt ausgebildet. Wenn die Basis 91 und das Anbauelement 92 montiert sind, wird das Anbauelement 92 gemäß einer Anzugsbedingung der Edelstahlbolzen 93, 94 verformt. Wenn das Anbauelement 92 verformt wird, wird der Wärmestrom Fh1 zwischen dem Inneren des elastischen Elements 96 und dem Äußeren erzeugt. Der Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des Wärmestroms Fh1.
(a) Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird das elastische Element 16 komprimiert oder ausgedehnt, wenn die äußere Kraft auf den Strukturkörper 90 aufgebracht wird und die Formänderung in dem Strukturkörper 90 erzeugt wird. So erzeugt das elastische Element 16 Wärme oder dieses absorbiert Wärme. Wenn das elastische Element 16 Wärme erzeugt oder Wärme absorbiert, wird der zwischen dem elastischen Element 16 und einem Element um das elastische Element 16 herum fließende Wärmestrom Fh1 erzeugt. Die Größe des Wärmestroms Fh1 wird durch den Wärmestromsensor 10 erfasst, welcher gemäß dem Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Elements 16 verformbar ist.
Der Wärmestromsensor 10 gibt eine Spannung mit einer Größe gemäß der Größe des Wärmestroms Fh1 im Verhältnis zu dem Verformungsbetrag des elastischen Elements 16 aus. Der Wärmestromsensor 10 kann jede Spannung gemäß dem Wärmestrom zu jeder Zeiteinheit ausgeben. Basierend auf einer Zeitvariation der von dem Wärmestromsensor 10 ausgegebenen Spannung kann der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie proportional zu einem Produkt des Verformungsbetrags des elastischen Elements 16 und einer Verformungsgeschwindigkeit des elastischen Elements 16 erfasst werden.
Entsprechend kann die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 erfassen, da die Größe des Wärmestroms Fh1 zu jeder Zeiteinheit mittels des verformbaren Wärmestromsensors 10 gemäß dem Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Element 16 erfasst wird.
(b) Der Wärmestromsensor 10 ist mit dem Isolationssubstrat 11 vorgesehen. Das Isolationssubstrat 11 ist als eine Schicht ausgebildet, welche aus dem thermoplastischen Harz hergestellt ist. Der Wärmestromsensor 10 ist flexibel und derart ausgebildet, dass dieser gemäß den Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Elements 16 verformbar ist. Der Wärmestromsensor 10 kann den zwischen dem elastischen Element 16 und einem Element um das elastische Element 16 fließenden Wärmestrom Fh1 mit hoher Genauigkeit erfassen. Entsprechend erfasst die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 mit hoher Genauigkeit.
(c) Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist das zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 eingefügte elastische Element 16 mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert. So kann das elastische Element 16 durch die Verformung der Basis 91 oder des Anbauelements 92 verformt werden. Entsprechend wird das elastische Element 16 basierend auf der Verformung der Basis 91 oder des Anbauelements 92 auf einfache Art und Weise komprimiert oder ausgedehnt, so dass die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 mit hoher Genauigkeit erfasst.
(d) Die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist in der Nut 920 auf dem Anbauelement 92 vorgesehen und zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 vorgesehen. Da die Basis 91 mit dem Anbauelement 92 in Kontakt steht und die Formänderungserfassungsvorrichtung 1 zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 eingefügt werden kann, kann ein Montagezustand der Basis 91 und des Anbauelements 92 stabil sein.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 5 erläutert. Bei der zweiten Ausführungsform ist zwischen der Basis und dem Anbauelement im Vergleich zu der ersten Ausführungsform weiter ein Abstandshalter bzw. Distanzstück vorgesehen. In der folgenden Beschreibung und in den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten bei der zweiten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 2 in der zweiten Ausführungsform besitzt das elastische Element 16, ein Distanzstück 21 und den Wärmestromsensor 10.
Das Distanzstück 21 ist zwischen der Kontaktfläche 912 der Basis 91 und der Kontaktfläche 921 des Anbauelements 92 eingefügt. Das Distanzstück 21 besitzt im Wesentlichen die gleiche Größe wie das Anbauelement 92. Eine Endfläche 211 des Distanzstücks 21 steht mit der Kontaktfläche 921 in Kontakt. Das Distanzstück 21 besitzt einen Aufnahmeraum 210 im Wesentlichen bei einer mittleren Position des Distanzstücks 21, in welchem das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 aufgenommen sind. In ähnlicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist das elastische Element 16 in dem komprimierten Zustand in dem Aufnahmeraum 210 aufgenommen und mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn keine äußere Kraft auf den Strukturkörper 90 aufgebracht wird.
(e) Bei der zweiten Ausführungsform sind das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 in dem Aufnahmeraum 210 des Distanzstücks 21 aufgenommen, welches sowohl mit der Basis 91 als auch dem Anbauelement 92 in Kontakt steht. Der in dem Aufnahmeraum 210 aufgenommene Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des zwischen dem elastischen Element 16 und einem Element um das elastische Element 16 fließenden Wärmestroms Fh2 zu jeder Zeiteinheit. So erhält die Formänderungserfassungsvorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform die Effekte (a) bis (c) bei der ersten Ausführungsform, und ein Montagezustand der Basis 91 und des Anbauelements 92 kann stabil sein, auch wenn die Formänderungserfassungsvorrichtung 2 zwischen der Basis 91 und dem Anbauelement 92 eingefügt ist.
(Dritte Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform mit Bezug auf 6 erläutert. Bei der dritten Ausführungsform ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform weiter eine Unterlegscheibe vorgesehen. In der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der zweiten Ausführungsform.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 3 in der dritten Ausführungsform besitzt das elastische Element 16, Unterlegscheiben 933, 943 und den Wärmestromsensor 10.
Die Unterlegscheiben 933, 943 sind zwischen den Bolzenköpfen 931, 941 der Edelstahlbolzen 93, 94 und dem Anbauelement 92 eingefügt. Die Unterlegscheiben 933, 943 verhindern eine Beschädigung der Endfläche 923 des Anbauelements 92 aufgrund des Festziehens der Edelstahlbolzen 93, 94.
Die Unterlegscheibe 943 besitzt auf einer Seite des Anbauelements 92 eine als ein „Aufnahmeraum“ bezeichnete Nut 940. Das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 sind in der Nut 940 aufgenommen. Das elastische Element 16 besitzt eine Endfläche, welche durch ein Klebematerial an einer Bodenwand 944 der Nut 940 haftet. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform ist das in der Nut 940 aufgenommene elastische Element 16 mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn keine äußere Kraft auf den Strukturkörper 90 aufgebracht wird.
(f) Bei der dritten Ausführungsform sind das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 in der Nut 940 aufgenommen. Die Unterlegscheibe 943, welche mit dem Bolzenkopf des Edelstahlbolzens und dem Anbauelement 92 in Kontakt steht, ist in der Nut 940 vorgesehen. Der in der Nut 940 aufgenommene Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des zwischen dem elastischen Element 16 und einem Element um das elastische Element 16 fließenden Wärmestroms Fh3 zu jeder Zeiteinheit. Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 3 in der dritten Ausführungsform kann ein Montagezustand der Basis 91 und des Anbauelements 92 stabil sein und es kann der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 aufgrund der Verformung des Edelstahlbolzens 94 erfasst werden.
(g) Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform ist das elastische Element 16 mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert und der Wärmestromsensor 10 ist flexibel. Entsprechend kann bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 aufgrund der Verformung des Edelstahlbolzens 94 mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
(Vierte Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer vierten Ausführungsform mit Bezug auf 7 erläutert. Bei der vierten Ausführungsform unterscheidet sich eine Konfiguration einer Unterlegscheibe von der bei der dritten Ausführungsform beschriebenen Unterlegscheibe. In der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der dritten Ausführungsform.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 4 in der vierten Ausführungsform besitzt das elastische Element 16, die Unterlegscheiben 933, 45 und den Wärmestromsensor 10.
Die Unterlegscheibe 45 besitzt einen Hauptabschnitt 451 und den Erstreckungsabschnitt 452.
Der Hauptabschnitt 451 der Unterlegscheibe 45 ist zwischen dem Bolzenkopf 941 und dem Anbauelement 92 eingefügt. Der Hauptabschnitt 451 verhindert eine Beschädigung der Endfläche 923 des Anbauelements 92 aufgrund des Festziehens des Edelstahlbolzens 94.
Der Erstreckungsabschnitt 452 ist ausgebildet, um sich entlang einer Seitenwand 925 des Anbauelements 92 von einem Außenumfangsteil des Hauptabschnitts 451 in Richtung hin zu der Basis 91 zu erstrecken. Bei dem Endabschnitt einer entgegengesetzten Seite bezüglich eines Teils des Erstreckungsabschnitts 452, der mit dem Hauptabschnitt 451 verbunden ist, ist eine Nut 450 als ein Aufnahmeraum ausgebildet, in welcher das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 aufgenommen werden können.
Das elastische Element 16 besitzt eine Endfläche 161, welche durch ein Haftmaterial an einer Bodenwand 453 der Nut 450 haftet. Die Bodenwand ist als eine „Erstreckungsabschnittendfläche“ bezeichnet. Das in der Nut 450 aufgenommene elastische Element 16 ist mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 90 keine äußere Kraft aufgebracht wird.
Der Wärmestromsensor 10 ist auf einer Seite der Basis 91 des elastischen Elements 16 vorgesehen und der Wärmestromsensor 10 steht mit der als eine „Elementendfläche“ bezeichneten Kontaktfläche 912 in Kontakt.
Bei der vierten Ausführungsform sind das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 in der bei dem Erstreckungsabschnitt 452 der Unterlegscheibe 45 ausgebildeten Nut 450 aufgenommen. Der in der Nut 450 aufgenommene Wärmestromsensor 10 erfasst die Größe des zwischen dem elastischen Element 16 und einem Element um das elastische Element 16 fließenden Wärmestroms Fh4 zu jeder Zeiteinheit. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 4 der vierten Ausführungsform erhält die Effekte (f) und (g) bei der dritten Ausführungsform.
Bei der vierten Ausführungsform steht der an dem elastischen Element 16 haftende Wärmestromsensor 10 mit der Basis 91 in Kontakt, und dieser ist bei einer Position angeordnet, die von dem Bolzenkopf 941 gleichermaßen getrennt ist. Da der Verformungsgrad des Edelstahlbolzens 94 mit Bezug auf die Basis bei dem elastischen Element 16 und dem Wärmestromsensor 10 vergrößert werden kann, kann der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 aufgrund der Verformung des Edelstahlbolzens 94 mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer fünften Ausführungsform mit Bezug auf 8 erläutert. Bei der fünften Ausführungsform sind zwei Wärmestromsensoren vorgesehen und eine solche Konfiguration unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 5 in der fünften Ausführungsform besitzt das elastische Element 16 und zwei Wärmestromsensoren 10 und 50. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 5 ist in dem Strukturkörper 90 vorgesehen, in welchem eine Wärmequelle, die eine relativ hohe Wärme erzeugt, mit Bezug auf das Anbauelement 92 auf einer entgegengesetzten Seite der Basis 91 angeordnet ist. Die Wärmequelle ist nicht auf eine Heizvorrichtung, eine Pumpe und einen Motor usw. beschränkt.
Das elastische Element 16 ist zwischen zwei Wärmestromsensoren 10 und 50 in der Nut 920 eingefügt.
Der Wärmestromsensor 10 ist auf einer Endfläche 161 des elastischen Elements 16 vorgesehen und derart ausgebildet, dass dieser gemäß dem Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Elements 16 verformt werden kann. Der Wärmestromsensor 10 haftet durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an einer Bodenwand 924 der Nut 920. Der Wärmestromsensor 10 kann einen zwischen dem Bereich des Anbauelements 92, welcher mit Bezug auf das elastische Element 16 auf einer entgegengesetzten Seite der Basis 91 positioniert ist, und dem elastischen Element 16 fließenden Wärmestrom Fh10 erfassen.
Der Wärmestromsensor 50 besitzt im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der Wärmestromsensor 10. Der Wärmestromsensor 50 ist auf einer anderen Endfläche 162 des elastischen Elements 16 auf einer Seite der Basis 91 vorgesehen und derart ausgebildet, dass dieser gemäß dem Komprimieren oder Ausdehnen des elastischen Elements 16 verformt werden kann. Der Wärmestromsensor 50 haftet an der Kontaktfläche 912 der Basis 91. Der Wärmestromsensor 50 kann einen zwischen der Basis 91 und dem elastischen Element 16 fließenden Wärmestrom Fh15 erfassen.
Die in der Wärmequelle 51 erzeugte Wärme fließt in den Strukturkörper 90. Ein Wärmestrom aufgrund der in der Wärmequelle 51 erzeugten Wärme ist als ein Wärmestrom Fh50 bezeichnet.
Ein von dem Wärmestromsensor 10 ausgegebenes Erfassungssignal S10 entspricht einer Größe eines gesamten Wärmestroms, welcher den Wärmestrom Fh10 und den Wärmestrom Fh50 aufsummiert. Ein von dem Wärmestromsensor 50 ausgegebenes Erfassungssignal S50 entspricht einer Größe eines gesamten Wärmestroms, welcher den Wärmestrom Fh15 und den Wärmestrom Fh50 aufsummiert. Ein Berechnungsverfahren des Wärmestroms Fh10 oder Fh15 bei dem elastischen Element 16 aus den Erfassungssignalen S10 und S50 ist nachstehend erläutert. In der folgenden Erläuterung ist eine Richtung ausgehend von der Wärmequelle 51 hin zu dem Anbauelement 92 in 7 als Plus definiert und es ist das Berechnungsverfahren hinsichtlich eines Zustands, in welchem das elastische Element 16 Wärme erzeugt, erläutert. Das Berechnungsverfahren hinsichtlich eines Zustands, in welchem das elastische Element 16 Wärme absorbiert, entspricht der gleichen Art und Weise.
Das Erfassungssignal S10 ist durch die folgende Gleichung (1) dargestellt. $S 10 = Fh 50 + Fh10$
Das Erfassungssignal S50 ist durch die folgende Gleichung (2) dargestellt. $S5 0 = Fh 50 - Fh10$
Eine rechte Seite und eine linke Seite in den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) werden entsprechend addiert, so dass die Gleichung (3) wie folgt gezeigt wird. $S 10 + S 50 = 2 \times Fh 50 + Fh 10 - Fh 15$
Hierbei entsprechend der Wärmestrom Fh10 und der Wärmestrom Fh15 aufgrund des Wärmestroms des elastischen Elements 16 dem gleichen Absolutwert. So wird die folgende Gleichung (4) erhalten. $Fh 50 = (S 10 + S 50) / 2$
Der Wärmestrom Fh10 oder der Wärmestrom Fh15 wird unter Verwendung der Gleichung (1) oder (2) und der Gleichung (4) wie folgt berechnet. $Fh 10 = S 10 - (S 10 + S 50) /2$
Bei dem vorstehend Erwähnten wird der Wärmestrom Fh10 oder der Wärmestrom Fh15 berechnet.
(h) Bei der fünften Ausführungsform besitzt die Formänderungserfassungsvorrichtung 5 zwei Wärmestromsensoren 10, 50, welche das elastische Element 16 dazwischen aufnehmen. Wenn die Wärmequelle 51 in der Nähe des Strukturkörpers 90 als ein Erfassungsziel der Formänderungsenergie positioniert ist, wird die Größe des Wärmestroms in dem elastischen Element 16 zu jeder Zeiteinheit unter Verwendung der Gleichung (5) basierend auf den Erfassungssignalen S10, S50 der beiden Wärmestromsensoren 10, 50 erfasst. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 5 in der fünften Ausführungsform erhält die Effekte (a) bis (d) bei der ersten Ausführungsform und der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 kann mit hoher Genauigkeit ohne einen Einfluss der Wärme der externen Wärmequelle 51, welche einer Störung bei der Erfassung des Wärmestroms entspricht, erfasst werden.
(Sechste Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer sechsten Ausführungsform mit Bezug auf 9 erläutert. Bei der sechsten Ausführungsform sind zwei Wärmestromsensoren auf einer Seite des elastischen Elements vorgesehen, und eine solche Konfiguration unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 in der sechsten Ausführungsform besitzt das elastische Element 16 und zwei Wärmestromsensoren 10, 60. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 ist in dem Strukturkörper 90 vorgesehen, in welchem eine Wärmequelle, die eine relativ hohe Wärme erzeugt, auf einer entgegengesetzten Seite der Basis 91 mit Bezug auf das Anbauelement 92 angeordnet ist.
Das elastische Element 16 und zwei Wärmestromsensoren 10, 60 sind in der Nut 920 vorgesehen. In der Nut 920 sind das elastische Element 16, der Wärmestromsensor 10 und der Wärmestromsensor 60 ausgehend von einer Seite der Basis 91 der Reihe nach montiert.
Die eine Oberfläche 161 des elastischen Elements 16 steht mit der Kontaktfläche 912 der Basis 91 in Kontakt. Das elastische Element 16 ist mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 90 keine äußere Kraft aufgebracht wird. Wenn das elastische Element 16 komprimiert oder ausgedehnt wird, fließt der Wärmestrom Fh61 zwischen dem elastischen Element 16 und dem Element um das elastische Element 16.
Der Wärmestromsensor 10 ist auf einer anderen Endfläche 162 des elastischen Elements 16 auf der entgegengesetzten Seite zu der mit der Kontaktfläche 912 der Basis 91 in Kontakt stehenden Endfläche 161 vorgesehen. Der Wärmestromsensor 10 kann eine Größe eines zwischen dem Bereich des Anbauelements 92, welcher mit Bezug auf das elastische Element 16 auf einer entgegengesetzten Seite der Basis 91 positioniert ist, und dem elastischen Element 16 fließenden Wärmestroms Fh61 zu jeder Zeiteinheit erfassen.
Der Wärmestromsensor 60 besitzt im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der Wärmestromsensor 10 und steht mit der entgegengesetzten Endfläche des elastischen Elements 16 in Kontakt, an welcher der Wärmestromsensor 10 haftet. Der Wärmestromsensor 60 haftet durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an einer Bodenwand 924 der Nut 920. Der Wärmestromsensor 60 kann einen zwischen dem Bereich des Anbauelements 92, welcher mit Bezug auf das elastische Element 16 auf einer entgegengesetzten Seite der Basis 91 positioniert ist, und dem elastischen Element 16 fließenden Wärmestrom Fh61 erfassen.
Bei der sechsten Ausführungsform geht die durch die Wärmequelle 51 erzeugte Wärme zu dem Strukturkörper 90 über. Ein Wärmestrom basierend auf der in der Wärmequelle 51 erzeugten Wärme ist als ein Wärmestrom Fh60 bezeichnet.
Es wird eine Funktion der Formänderungserfassungsvorrichtung 6 in der sechsten Ausführungsform erläutert. Ein Unterschied zwischen der von dem Wärmestromsensor 10 ausgegebenen Spannung und der von dem Wärmestromsensor 60 ausgegebenen Spannung ist als ein Leistungsausgang bezeichnet. Der Leistungsausgang kann basierend auf den von den beiden Wärmestromsensoren 10, 60 ausgegebenen Spannungen erfasst werden. Der Wärmestromsensor 10 und der Wärmestromsensor 60 sind in einer gleichen Richtung in einer solchen Art und Weise vorgesehen, dass ein Anschluss des Wärmestromsensors 10 mit einem Anschluss des Wärmestromsensors 60 verbunden ist, der eine gleiche Elektrode mit Bezug auf den einen Anschluss des Wärmestromsensors 10 besitzt. Der Leistungsausgang kann basierend auf der Spannung zwischen dem anderen Anschluss des Wärmestromsensors 10 und dem anderen Anschluss des Wärmestromsensors 60, welcher eine gleiche Elektrode mit Bezug auf den anderen Anschluss des Wärmestromsensors 10 besitzt, erfasst werden.
Wenn in dem Strukturkörper 90 keine Formänderung erzeugt wird, fließt der Wärmestrom Fh60 gleichmäßig von der Wärmequelle 51. So wird der Leistungsausgang zu 0 (null).
Wenn das elastische Element 16 aufgrund der in dem Strukturkörper 90 auftretenden Formänderung komprimiert oder ausgedehnt wird, geht der Wärmestrom Fh61 von dem elastischen Element 16 zusammen mit dem Wärmestrom Fh60 zu den beiden Wärmestromsensoren 10, 60 über. Eine Zeitdifferenz zwischen der von dem Wärmestromsensor 10 ausgegebenen Spannung und der von dem Wärmestromsensor 60 ausgegebenen Spannung wird gemäß einem Wärmewiderstand des Wärmestromsensors 10 erzeugt.
Genauer gesagt, unmittelbar nach der Zeit, wenn das elastische Element 16 komprimiert oder ausgedehnt wird, erreicht der Wärmestrom Fh61 den Wärmestromsensor 60 aufgrund des Wärmewiderstands des Wärmestromsensors 10 nicht. Der Wärmestromsensor 10 gibt die Spannung gemäß der Gesamtheit des Wärmestroms Fh60 und des Wärmestroms Fh61 aus, und der Wärmestromsensor 60 gibt die Spannung gemäß dem Wärmestrom Fh60 aus, so dass der Leistungsausgang zu der Spannung gemäß dem Wärmestrom Fh61 wird. Nachdem der Wärmestrom Fh61 in den Wärmestromsensor 60 fließt, wird der Leistungsausgang zu 0 (null).
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 kann eine Zeit erfassen, zu welcher die Formänderung erzeugt wird.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 in der sechsten Ausführungsform erfasst die Zeit der Erzeugung der Formänderung unter Verwendung der Zeitdifferenz aufgrund des Wärmewiderstands des in dem elastischen Element 16 fließenden Wärmestroms Fh61 basierend auf der Erzeugung der Formänderung, wenn die Formänderung in dem Strukturkörper 90 erzeugt wird. Der Leistungsausgang wird größer, wenn die aufgrund der Formänderung in dem elastischen Element 16 erzeugte Wärme größer wird, und eine Wärmeerzeugungsrate wird schneller und das Ansprechverhalten mit Bezug auf die Formänderung wird schnell. Entsprechend erhält die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 in der sechsten Ausführungsform die Effekte (a) bis (d) bei der ersten Ausführungsform und eine Zeit, zu welcher die Formänderung erzeugt wird, kann mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Wenn die Formänderung in dem Strukturkörper 90 wiederholend erzeugt wird, wird eine Reibungswärme zwischen Molekülen im Inneren des elastischen Elements 16 gemäß der Verformung des elastischen Elements 16 akkumuliert. Die Formänderungserfassungsvorrichtung 6 in der sechsten Ausführungsform kann die akkumulierte Reibungswärme in der gleichen Art und Weise wie den von der Wärmequelle 51 regelmäßig fließende Wärmestrom 60 löschen bzw. aufheben, so dass eine Instabilität des Ausgangs der Wärmestromsensoren 10, 60 verhindert werden kann.
(Siebte Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer siebten Ausführungsform mit Bezug auf 10 erläutert. In der siebten Ausführungsform ist ein Anbauelement zum Montieren des elastischen Elements und des Strukturelement an dem Strukturkörper vorgesehen, und eine solche Konfiguration unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 7 in der siebten Ausführungsform besitzt das elastische Element 16, die Wärmestromsensoren 10 und zwei Montageelemente 71, 72.
Zunächst ist der Strukturkörper 90 erläutert, auf welchem die Formänderungserfassungsvorrichtung 7 vorgesehen ist. Der Strukturkörper 90 besitzt eine Basis 91, ein Anbauelement 77 und Edelstahlbolzen 93, 94.
Das Anbauelement 77 besitzt einen Kontaktabschnitt 771 und einen Seitenwandabschnitt 772.
Der Kontaktabschnitt 771 steht mit der Kontaktfläche 912 der Basis 91 in Kontakt. Der Kontaktabschnitt 771 besitzt ein Durchgangsloch 773, in welches der Edelstahlbolzen 93 eingefügt ist. Das Durchgangsloch 773 ist ausgehend von der Kontaktfläche 774, welche mit der Kontaktfläche 912 der Basis 91 in Kontakt steht, hin zu einer entgegengesetzten Oberfläche 775 mit Bezug auf die Kontaktfläche 774 ausgebildet, so dass der Edelstahlbolzen 93 in das Durchgangsloch 773 eingefügt ist.
Der Seitenwandabschnitt 772 ist auf der Endfläche 775 des Kontaktabschnitts 771 ausgebildet und in einer entgegengesetzten Richtung des Seitenwandabschnitts 772 mit Bezug auf die Basis 91 erstreckt.
Zwei Montageelemente 71, 72 in der Formänderungserfassungsvorrichtung 7 verbinden die Kontaktfläche 912 der Basis 91 mit der Seitenfläche 776 des Seitenwandabschnitts 772 über das elastische Element 16 und den Wärmestromsensor 10. Das Montageelement 71 ist in dem Anspruch als „ein Montageelement“ bezeichnet. Das Montageelement 72 ist in dem Anspruch als „ein weiteres Montageelement“ bezeichnet.
Das Montageelement 71 ist an der Kontaktfläche 912 der Basis 91 angebracht. Das Montageelement 71 besitzt einen Basisabschnitt 711 und einen ersten Trägerabschnitt 712.
Der Basisabschnitt 711 ist als ein ebener Teil ausgebildet, der auf der Kontaktfläche 912 der Basis 91 vorgesehen ist. Der Kontaktabschnitt 711 besitzt zwei Durchgangslöcher 714, in welche die Edelstahlbolzen 713 zum Fixieren des Basisabschnitts 711 an der Basis 91 eingeführt sind. Die in die Durchgangslöcher 714 eingeführten Bolzen 713 sind in Gewindelöcher 914, die sich bei der Kontaktfläche 912 der Basis 19 öffnen, eingeführt und diese stehen mit einem im Inneren der Gewindelöcher 914 ausgebildeten Gewinde in Eingriff. Entsprechend ist das Montageelement 71 an der Basis 91 fixiert.
Der erste Trägerabschnitt 712 erstreckt sich auf einer entgegengesetzten Endfläche 715 des Basisabschnitts 711 mit Bezug auf die Basis 91 in einer Richtung von der Basis 91 weg. Der Wärmestromsensor 10 ist an einer Endfläche 716 auf einer entgegengesetzten Seite mit Bezug auf den Basisabschnitt 711 des ersten Trägerabschnitts 712 angebracht.
Das Montageelement 72 ist an der Seitenfläche 776 des Seitenwandabschnitts 772 angebracht. Das Montageelement 72 besitzt einen Basisabschnitt 721 und einen zweiten Trägerabschnitt 722.
Der Basisabschnitt 721 ist als ein ebener Teil ausgebildet, der auf der Seitenfläche 776 des Seitenwandabschnitts 772 vorgesehen ist. Der Basisabschnitt 721 besitzt zwei Durchgangslöcher 724, in welche die Edelstahlbolzen 723 zum Fixieren des Basisabschnitts 721 an dem Seitenwandabschnitt 772 eingeführt sind. Die in die Durchgangslöcher 724 eingeführten Bolzen 723 sind in Gewindelöcher 777 eingeführt, welche sich bei der Seitenfläche 776 des Seitenwandabschnitts 772 öffnen, und diese stehen mit einem im Inneren der Gewindelöcher 777 ausgebildeten Gewinde in Eingriff. Entsprechend ist das Montageelement 72 an dem Seitenwandabschnitt 772 fixiert.
Der zweite Trägerabschnitt 722 erstreckt sich auf einer entgegengesetzten Endfläche 725 des Basisabschnitts 721 mit Bezug auf den Seitenwandabschnitt 772 in einer Richtung von dem Seitenwandabschnitt 772 weg. Der zweite Trägerabschnitt 722 besitzt bei einem Ende des zweiten Trägerabschnitts 722 auf einer entgegengesetzten Seite mit Bezug auf den Seitenwandabschnitt 772 ein Durchgangsloch 726, in welches eine Anpassschraube 73 eingefügt ist.
Die Anpassschraube 73 steht mit einem im Inneren des Durchgangslochs 726 ausgebildeten Gewinde in Eingriff. Die Anpassschraube 73 kann eine Position eines Kopfabschnitts 731 der Anpassschraube 73 mit Bezug auf den zweiten Trägerabschnitt 722 anpassen. Die Anpassschraube 73 ist in einer solchen Art und Weise angebracht, dass die als eine „Trägerfläche“ bezeichnete Endfläche 732 des Kopfabschnitts 731 der Endfläche 716 des ersten Trägerabschnitts 712 zugewandt ist. Das elastische Element 16 ist an der Endfläche 732 angebracht.
Das zwischen dem Wärmestromsensor 16 und der Endfläche 732 auf der Endfläche 716 eingefügte elastische Element 16 ist mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 90 keine äußere Kraft aufgebracht wird. Die Druckverformungsrate des elastischen Elements 16 ist durch Verändern der Position der Anpassschraube 73 mit Bezug auf den zweiten Trägerabschnitt 722 anpassbar.
Bei der siebten Ausführungsform sind zwei Montageelemente 71, 72 an dem Strukturkörper 90 angebracht, so dass das elastische Element 16 und der Wärmestromsensor 10 an der Basis 91 und dem Anbauelement 77 angebracht werden können. Die siebte Ausführungsform erhält die Effekte (a) bis (c) bei der ersten Ausführungsform, und der Veränderungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper 90 kann durch das elastische Element 16 und den Wärmestromsensor 10 erfasst werden, auch wenn der Strukturkörper betätigt wird.
(Achte Ausführungsform)
Eine Formänderungserfassungsvorrichtung in einer achten Ausführungsform ist mit Bezug auf 11 bis 13 erläutert. Bei der achten Ausführungsform ist eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen der Verformung basierend auf dem Erfassungsergebnis des Wärmestromsensors vorgesehen, und eine solche Einheit unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen tragen identische oder ähnliche Komponenten die gleichen Bezugszeichen oder Ziffern wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie in 11 gezeigt ist, besitzt die Formänderungserfassungsvorrichtung 8 in der achten Ausführungsform den Strukturkörper 95, welcher eine als ein „befestigtes Element“ bezeichnete Basis 96, ein als ein „befestigtes Element“ bezeichnetes Anbauelement 97 und Edelstahlbolzen 93, 94 umfasst. Bei dem Strukturkörper 95 sind die Basis 96 und das Anbauelement 97 durch die Edelstahlbolzen 93, 94 fixiert.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung 8 ist zwischen der Basis 96 und dem Anbauelement 97 eingefügt und die Formänderungserfassungsvorrichtung 8 besitzt zwei Wärmestromsensoren 811, 821, die elastischen Elemente 812, 822 und die Bestimmungseinheit 83.
Die Basis 96 ist aus einem Metall, wie SUS 303, hergestellt. Die Basis 96 ist beispielsweise an einem Tisch oder einer Bodenfläche (nicht gezeigt) fixiert. Bolzenlöcher 961, in welche die Edelstahlbolzen 93, 94 eingefügt sind, sind auf der Kontaktfläche 962 der Basis 96, auf welcher das Anbauelement 97 angebracht ist, ausgebildet. Bei einer Innenwand der Bolzenlöcher 961 ist ein Gewinde ausgebildet. Die Basis 96 besitzt eine Nut 963, in welcher der Wärmestromsensor 811 und das elastische Element 812 aufgenommen sind, und eine Nut 964, in welcher der Wärmestromsensor 821 und das elastische Element 822 aufgenommen sind.
Das Anbauelement 97 ist aus einem Metall, wie SUS 303, hergestellt. Das Anbauelement 97 besitzt einen Kontaktabschnitt 971 und einen Erstreckungsabschnitt 972.
Der Kontaktabschnitt 971 steht mit der Kontaktfläche 962 der Basis 96 in Kontakt. Der Kontaktabschnitt 971 besitzt Durchgangslöcher 973, in welche die Edelstahlbolzen 93, 94 eingefügt sind. Das Durchgangsloch 973 ist ausgehend von der Kontaktfläche 974, welche mit der Kontaktfläche 962 der Basis 96 in Kontakt steht, hin zu einer entgegengesetzten Oberfläche 975 mit Bezug auf die Kontaktfläche 974 ausgebildet. Der Erstreckungsabschnitt 972 ist auf einer Endfläche 975 des Kontaktabschnitts 971 im Wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden Durchgangslöchern 973 vorgesehen. Der Erstreckungsabschnitt 972 erstreckt sich ausgehend von der Endfläche 972 in einer entgegengesetzten Richtung mit Bezug auf die Basis 96.
Der Wärmestromsensor 811 haftet durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an einer Bodenwand der Nut 963.
Das elastische Element 812 haftet auf einer Seite des Anbauelements des Wärmestromsensors 811 durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an dem Kontaktabschnitt 971 des Anbauelements 97. Das elastische Element ist mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 95 keine äußere Kraft aufgebracht wird.
Der Wärmestromsensor 821 haftet durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an einer Bodenwand der Nut 964.
Das elastische Element 822 haftet auf einer Seite des Wärmestromsensors 821 des Anbauelements 97 durch ein Haftmaterial (nicht gezeigt) an dem Kontaktabschnitt 971 des Anbauelements 97. Das elastische Element 822 ist mit der Druckverformungsrate von im Wesentlichen etwa 30 % komprimiert, wenn auf den Strukturkörper 95 keine äußere Kraft aufgebracht wird.
Die Bestimmungseinheit 83 ist mit den Wärmestromsensoren 811, 821 elektrisch verbunden. Die Bestimmungseinheit 83 bestimmt basierend auf dem von den Wärmestromsensoren 811, 821 ausgegebenen Erfassungssignal, ob eine auf den Erstreckungsabschnitt 972 aufgebrachte äußere Kraft in einem vorbestimmten Bereich liegt. Ein Bestimmungsverfahren bei der Bestimmungseinheit 83 ist später erläutert.
Die Funktion der Formänderungserfassungsvorrichtung 7 ist gemäß 12 und 13 erläutert.
12 zeigt das Erfassungssignal pro Zeiteinheit, welches von den Wärmestromsensoren 811, 821 ausgegeben wird. 12 zeigt eine Zeit in einer Querrichtung und eine Größe des Ausgangs des Erfassungssignals bei den Wärmestromsensoren 811, 821 in einer vertikalen Richtung. In 12 zeigt eine durchgehende Linie L81 den Ausgang des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 811 und eine gestrichelte Linie L82 zeigt den Ausgang des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 821. In 12 ist eine Referenzlinie L80, die 0 (null) bei jedem Ausgang darstellt, versetzt angeordnet, da eine Differenz zwischen den Ausgängen der Erfassungssignale bei den Wärmestromsensoren 811, 821 auf einfache Art und Weise verstanden wird.
In 12 ist jedes von den Wärmestromsensoren 811, 821 ausgegebene Erfassungssignal gleich 0 (null), wenn die äußere Kraft nicht auf den Strukturkörper 95 aufgebracht wird (beispielsweise der Ausgang des Erfassungssignals zu einer Zeit t81).
Das Anbauelement 97 neigt sich hin zu dem Edelstahlbolzen 93, wenn die äußere Kraft auf den Erstreckungsabschnitt 972 des Strukturkörpers 95 aufgebracht wird. Zu dieser Zeit ist der Edelstahlbolzen 94 im Vergleich zu dem Edelstahlbolzen 93 gedehnt, so dass bei den an dem Anbauelement 97 haftenden elastischen Elementen 812, 822 eine Erstreckungslänge des elastischen Elements 822, welches in der Nähe des Edelstahlbolzens 94 vorgesehen ist, länger wird als eine Erstreckungslänge des elastischen Elements 812. Entsprechend wird der Ausgang L821 des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 821 größer als der Ausgang L811 des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 811, wie in einem Bereich A81 in dem charakteristischen Diagramm von 12 gezeigt ist.
Wie in 12(c) gezeigt ist, neigt sich das Anbauelement 97 hin zu dem Edelstahlbolzen 94, wenn die äußere Kraft Fr82 von einer Seite des Edelstahlbolzens 93 auf den Erstreckungsabschnitt 972 aufgebracht wird. Die Erstreckungslänge des elastischen Elements 812 ist länger als die Erstreckungslänge des elastischen Elements 822. Wie in einem Bereich A82 in dem charakteristischen Diagramm von 12 gezeigt ist, wird der Ausgang L812 des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 812 größer als der Ausgang L822 des Erfassungssignals bei dem Wärmestromsensor 821.
Später kehrt der Strukturkörper 95 zu einer ursprünglichen Gestalt zurück, wie in 12(d) gezeigt ist, wenn die auf den Erstreckungsabschnitt aufgebrachte äußere Kraft gleich 0 (null) wird. Das von den Wärmestromsensoren 811, 812 ausgegebene Erfassungssignal wird gleich 0 (null) (beispielsweise der Ausgang des Erfassungssignals zu einer Zeit t84).
13 zeigt das von den Wärmestromsensoren 811 ausgegebene Erfassungssignal pro Zeiteinheit. 13(a) zeigt das von den Wärmestromsensoren 811 ausgegebene Erfassungssignal pro Zeiteinheit, wenn die Vorrichtung einschließlich des Strukturkörpers 95 normal betätigt wird. 13(b) zeigt das von den Wärmestromsensoren 811 ausgegebene Erfassungssignal pro Zeiteinheit, wenn die Vorrichtung einschließlich des Strukturkörpers 95 nicht normal betätigt wird. 13 zeigt eine Zeit in einer lateralen Richtung und eine Größe des Ausgangs des Erfassungssignals bei den Wärmestromsensoren 811 in einer vertikalen Richtung.
Die Bedeutung von „normal betätigt“ liegt darin, dass die Verformung des Strukturkörpers 95 in einem zuvor eingestellten, vorbestimmten, zulässigen Bereich liegt, wenn die Vorrichtung einschließlich des Strukturkörpers 95 betätigt wird. Das heißt, die Bedeutung von „nicht normal betätigt“ liegt darin, dass die Verformung des Strukturkörpers 95 jenseits des vorbestimmten, zulässigen Bereichs liegt, wenn die Vorrichtung einschließlich des Strukturkörpers 95 betätigt wird. Zu dieser Zeit wird der Wärmestromsensor 811 erläutert und der Wärmestromsensor 821 ist gleich dem Wärmestromsensor 811.
Bei der Bestimmungseinheit 83, bei welcher das Erfassungssignal des Wärmestromsensors 811 eingegeben wird, sind ein oberer Ausgang L+81 und ein unterer Ausgang L-81 eingestellt, wie in 13 gezeigt ist. Der obere Ausgang L+81 und der untere Ausgang L-81 sind als eine Schwelle zum Bestimmen dahingehend bezeichnet, ob die Verformung des Anbauelements 92 in dem zulässigen Bereich liegt oder nicht. Der obere Ausgang L+81 und der untere Ausgang L-81 werden von einer Standardabweichung basierend auf den erreichten Ausgabeergebnissen berechnet, nachdem eine Mehrzahl von normalen Betätigungen wiederholend durchgeführt sind. In 13 ist beispielsweise ein Wert entsprechend dem Dreifachen der Standardabweichung zu jeder Zeit, welche basierend auf 30 (dreißig) Musternahmen erhalten wird, als der obere Ausgang L+81 und als der untere Ausgang L-81 bezeichnet.
In 13(a) ist eine Zeitvariation des von dem Wärmestromsensor 811 ausgegebenen Erfassungssignals in einem gesamten Zeitbereich zwischen dem oberen Ausgang L+81 und dem unteren Ausgang L-81 positioniert. So bestimmt die Bestimmungseinheit 83, dass die Vorrichtung einschließlich des Strukturkörpers 95 normal betätigt wird.
Bei der Zeitvariation des von dem Wärmestromsensor 811 ausgegebenen Erfassungssignals, wie in 13(b) gezeigt, liegt der Ausgang in dem Bereich A82 in 13(b) andererseits über dem oberen Ausgang L+81 und unter dem unteren Ausgang L-81. So bestimmt die Bestimmungseinheit 83, dass die Vorrichtung mit dem Strukturkörper 95 nicht normal betätigt wird. Dieses Ergebnis bedeutet beispielsweise, dass die Vorrichtung mit dem Strukturkörper 95 in einem Betriebszustand mit einem ungewollten Objekt zusammengestoßen ist, und dass eine äußere Kraft auf den Strukturkörper 95 aufgebracht wird, die über der in einem normalen Betriebszustand auf die Vorrichtung aufgebrachten äußeren Kraft liegt.
Bei der Formänderungserfassungsvorrichtung 8 in der achten Ausführungsform sind der obere Ausgang und der untere Ausgang mit Bezug auf die Erfassungssignale der Wärmestromsensoren 811, 812 in der Bestimmungseinheit 83 eingestellt. Wenn die Vorrichtung mit dem Strukturkörper 95 betätigt wird, wird der Strukturkörper 95 durch die auf das Anbauelement 97 aufgebrachte äußere Kraft verformt. Die Wärmestromsensoren 811, 812 erfassen das Ausmaß des zwischen dem Inneren der elastischen Elemente 811 und dem Äußeren 812 fließenden Wärmestroms basierend auf der Verformung des Strukturkörpers 95. Wenn der Ausgang der Erfassungssignale der Wärmestromsensoren 811, 812 zwischen dem oberen Ausgang und dem unteren Ausgang liegt, befindet sich die auf das Strukturelement 95 aufgebrachte äußere Kraft in dem vorbestimmten Bereich. Wenn der Ausgang der Erfassungssignale der Wärmestromsensoren 811, 812 andererseits über dem oberen Ausgang oder unter dem unteren Ausgang liegt, liegt die auf das Strukturelement 95 aufgebrachte äußere Kraft jenseits des vorbestimmten Bereichs.
Da die Formänderungserfassungsvorrichtung 8 in der achten Ausführungsform die auf das Strukturelement 95 aufgebrachte externe Variation basierend auf der Größe der Erfassungssignale von den Wärmestromsensoren 811, 812 erfassen kann, ist es möglich, zu erfassen, ob die Verformung des Strukturkörpers 95 in dem vorbestimmten Bereich liegt. Die achte Ausführungsform erreicht die Effekte (a) bis (d) bei der ersten Ausführungsform und erfasst den Betriebszustand für die Vorrichtung mit dem Strukturkörper 95.
(Weitere Ausführungsform)
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen besitzt der Strukturkörper die Basis und das als ein befestigtes Element bezeichnete Anbauelement und die als ein Befestigungselement bezeichneten Edelstahlbolzen. Die Konfiguration des Strukturkörpers ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Es können drei oder mehr befestigte Elemente durch ein Befestigungselement fixiert sein. Darüber hinaus können drei oder mehr befestigte Elemente durch zwei oder mehr Befestigungselemente fixiert sein.
Bei der ersten Ausführungsform wird das elastische Element gemäß der Veränderung des Spalts zwischen der Basis und dem Anbauelement in der Nut aufgrund der auf den Strukturkörper aufgebrachten äußeren Kraft komprimiert oder ausgedehnt. Die Komprimierung oder das Ausdehnen des elastischen Elements ist jedoch nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Das elastische Element kann gemäß einer Verformung zumindest eines der Elemente, welche den Strukturkörper konfigurieren, komprimiert oder ausgedehnt werden.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen sind die Basis und das Anbauelement aus Metall hergestellt. Das Material der Basis und des Anbauelement ist nicht auf Metall beschränkt. Als das Material der Basis und des Anbauelements kann das Harz verwendet werden.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen entspricht das Befestigungselement, welches zwei befestigte Elemente befestigt, um dem Edelstahlbolzen. Das Befestigungselement ist jedoch nicht auf den Edelstahlbolzen beschränkt. Eine Befestigung kann durch ein Verschweißen oder einen Klebstoff erreicht werden. In diesem Fall entspricht das Befestigungselement einer Schweißraupe oder einem Klebstoff.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist der Wärmestromsensor als eine Schicht aus einem thermoplastischen Harz gebildet. Die Konfiguration des Sensors ist jedoch nicht auf die Schicht beschränkt. Der Wärmestromsensor kann derart konfiguriert sein, dass dieser den zwischen dem Inneren des elastischen Elements und dem Äußeren fließenden Wärmestrom zu jeder Zeiteinheit erfasst.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist das als ein verformbares Element bezeichnete elastische Element aus Viton-Gummi hergestellt. Das für das verformbare Element verwendete Material ist nicht auf Viton beschränkt. Ein Element ist aus irgendeinem Material in einer solchen Art und Weise hergestellt, dass das Element gemäß der Komprimierung oder Ausdehnung des Elements Wärme erzeugt oder Wärme absorbiert, und das Element kann aus anderen Arten von Gummi, Harz oder Metall hergestellt sein.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung bei der fünften Ausführungsform zeigt ein elastisches Element, welches zwischen zwei Wärmestromsensoren eingefügt ist. Eine solche Konfiguration kann auf die zweite, die dritte, die vierte, die siebte und die achte Ausführungsform angewendet werden.
Die Formänderungserfassungsvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt, dass zwei Wärmestromsensoren auf einer Seite eines elastischen Elements positioniert sind. Eine solche Konfiguration kann auf die zweite, die dritte, die vierte, die siebte und die achte Ausführungsform angewendet werden.
Das Distanzstück in der zweiten Ausführungsform kann auf die Formänderungserfassungsvorrichtung mit dem Anbauelement in der siebten Ausführungsform angewendet werden.
Die achte Ausführungsform erfasst die Richtung der auf das Anbauelement aufgebrachten äußeren Kraft, und diese erfasst unter Verwendung eines Paares der Kombinationen des Wärmestromsensors und des elastischen Elements, ob die äußere Kraft in dem vorbestimmten Bereich liegt. Unter Verwendung einer Kombination des Wärmestromsensors und des elastischen Elements kann bestimmt werden, ob die äußere Kraft in dem vorbestimmten Bereich liegt.
Bei der achten Ausführungsform ist ein Wert gemäß dem Dreifachen der Standardabweichung zu jeder Zeit, welche basierend auf 30 (dreißig) Musternahmen erhalten wird, als der obere Ausgang und als der untere Ausgang bezeichnet. Die Einstellbedingung hinsichtlich des oberen Ausgangs und des unteren Ausgangs ist nicht auf die vorstehende Berechnung beschränkt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Eine Vielzahl von Formen können in einem angemessenen Schutzumfang implementiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009229183 [0002]

Claims

Formänderungserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Formänderungsenergie eines Strukturkörpers (90, 95) mit einer Mehrzahl von befestigten Elementen (77, 91, 92, 96, 97), welche durch ein Befestigungselement (93, 94) befestigt sind, aufweisend: ein verformbares Element (16, 812, 822), welches derart konfiguriert ist, dass dieses gemäß einer Verformung des Befestigungselements oder zumindest eines aus der Mehrzahl von befestigten Elementen in einer solchen Art und Weise komprimiert oder ausgedehnt wird, dass das verformbare Element Wärme erzeugt, wenn dieses komprimiert wird, und Wärme absorbiert, wenn dieses ausgedehnt wird; und ein Wärmestromerfassungselement (10, 50, 60, 811, 821), welches derart konfiguriert ist, dass dieses basierend auf der Komprimierung oder der Ausdehnung des verformbaren Elements verformbar ist, und wobei das Wärmestromerfassungselement in einer solchen Art und Weise in thermischer Verbindung zu dem verformbaren Element vorgesehen ist, dass das Wärmestromerfassungselement einen zwischen einem Inneren des verformbaren Elements und einem Äußeren fließenden Wärmestrom erfasst.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wärmestromerfassungselement aufweist: ein Isolationssubstrat, welches aus einem thermoplastischen Harz gebildet ist und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (111) besitzt, welche das Isolationssubstrat in einer Dickenrichtung durchdringen; ein erstes leitfähiges Muster (114), welches auf einer Oberfläche des Isolationssubstrats vorgesehen ist; ein zweites leitfähiges Muster (115), welches auf einer anderen Oberfläche des Isolationssubstrats vorgesehen ist; eine Mehrzahl von ersten Zwischenschichtverbindungselementen (14), die aus einem Metall hergestellt sind und bei einem Teil der Durchgangslöcher vorgesehen sind; und eine Mehrzahl von zweiten Zwischenschichtverbindungselementen (15), welche aus einem Metall hergestellt sind, das sich von dem Metall der ersten Zwischenschichtverbindungselemente unterscheidet, und welche in den Durchgangslöchern neben denjenigen Durchgangslöchern vorgesehen sind, in welchen die ersten Zwischenschichtverbindungselemente vorgesehen sind; wobei die ersten Zwischenschichtverbindungselemente und die zweiten Zwischenschichtverbindungselemente mittels des ersten leitfähigen Musters und des zweiten leitfähigen Musters abwechselnd in Reihe verbunden sind.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das verformbare Element und das Wärmestromerfassungselement zwischen mehreren der befestigten Elemente eingefügt sind.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das verformbare Element und das Wärmestromerfassungselement in einer Nut (920, 963, 964) vorgesehen sind, die bei zumindest einem der befestigten Elemente ausgebildet ist.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner aufweisend: ein Distanzstück (21), welches zwischen einem aus der Mehrzahl von befestigten Elementen und einem anderen befestigten Element eingefügt ist und einen Aufnahmeraum (210) besitzt, in welchem das verformbare Element und das Wärmestromerfassungselement aufgenommen sind.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine Unterlegscheibe (45, 943), welche zwischen einem aus der Mehrzahl von befestigten Elementen und einem anderen befestigten Element eingefügt ist und einen Aufnahmeraum (450, 940) besitzt, in welchem das verformbare Element und das Wärmestromerfassungselement aufgenommen sind; wobei das Befestigungselement einem Bolzen entspricht.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Unterlegscheibe einen Hauptabschnitt (451), welcher zwischen einem aus der Mehrzahl von befestigten Elementen und dem Bolzen eingefügt ist und mit einem Bolzenkopf (941) des Bolzens in Kontakt steht, und einen zwischen dem Hauptabschnitt und dem anderen befestigten Element eingefügten Erstreckungsabschnitt (452) besitzt; das verformbare Element und das Wärmestromerfassungselement zwischen einer Erstreckungsabschnittendfläche (453) des Erstreckungsabschnitts, die dem anderen befestigten Element zugewandt ist, und einer Elementendfläche (912) des anderen befestigten Elements, welche der Erstreckungsabschnittendfläche zugewandt ist, eingefügt sind; das verformbare Element derart konfiguriert ist, dass dieses an einer Fläche aus der Erstreckungsabschnittendfläche und der Elementendfläche haftet; und das Wärmestromerfassungselement derart konfiguriert ist, dass dieses an der anderen Fläche aus der Erstreckungsabschnittendfläche und der Elementendfläche haftet.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das verformbare Element zwischen zwei Wärmestromerfassungselementen eingefügt ist.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf einer Seite des verformbaren Elements zwei Wärmestromerfassungselemente nebeneinander vorgesehen sind.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: ein Montageelement (71), welches an einem aus der Mehrzahl von befestigten Elementen fixiert und derart konfiguriert ist, dass dieses das Wärmestromerfassungselement trägt; und ein weiteres Montageelement (72), welches an einem anderen befestigten Element fixiert und derart konfiguriert ist, dass dieses das verformbare Element trägt.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 10, ferner aufweisend: eine Trägerfläche (732), welche bei dem einen Montageelement oder dem weiteren Montageelement vorgesehen und derart konfiguriert ist, dass diese das Wärmestromerfassungselement oder das verformbare Element trägt; und eine Anpassschraube (73), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Position der Trägerfläche bezüglich des einen Montageelements oder des weiteren Montageelements anpasst.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: eine Bestimmungseinheit (83), welche basierend auf einem Erfassungsergebnis des Wärmestromerfassungselements bestimmt, ob eine auf den Strukturkörper aufgebrachte äußere Kraft in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Wärmestromerfassungselement zu jeder Zeiteinheit eine Spannung gemäß dem Wärmestrom ausgibt; und ein Ladungsbetrag der Formänderungsenergie in dem Strukturkörper basierend auf einer Zeitvariation der von dem Wärmestromerfassungselement ausgegebenen Spannung erfasst wird.
Formänderungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das verformbare Element einem elastischen Element entspricht; und das elastische Element mit einer Druckverformungsrate eines vorbestimmten Werts komprimiert ist, wenn auf den Strukturkörper keine äußere Kraft aufgebracht wird.