JP2005140727A - 歪みゲージ型センサおよびこれを利用した歪みゲージ型センサユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】 歪みゲージ型センサおよびこれを利用した歪みゲージ型センサユニットの感度を高める。
【解決手段】 外部から加えられた多軸の力、モーメント、加速度、角加速度の少なくとも１つを測定する歪みゲージ型センサ１において、受力部１１の上端部近傍と受力部１１の周囲に配置された固定部１２とを連結する略円板形状の連結部１３の内縁部および外縁部に、それぞれ肉厚の異なるダイヤフラム１５、１６を形成する。そして、ダイヤフラム１５とダイヤフラム１６との肉厚を、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム１５および１６との交点での歪みが等しくなるように定める。また、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム１５および１６との交点に歪みゲージを配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部から加わった多軸の力、モーメント、加速度、角速度の少なくとも１つを測定することができる歪みゲージ型センサおよびこれを利用した歪みゲージ型センサユニットに関する。
歪みゲージ型センサとしては、半導体の単結晶基板を利用して力やモーメントを検出する装置が知られている。特許文献１には、図１６および図１７に示すように、中央に設けられた略円柱形状の受力部５１１と、周囲に設けられた固定部５１２と、これらを連結する円環形状のダイヤフラム部５１３とを備えた起歪体５１０と、この起歪体５１０に取り付けられたピエゾ素子からなる歪みゲージＲ５１１〜Ｒ５３４とを有する歪みゲージ型センサ５００が記載されている。
歪みゲージＲ５１１〜Ｒ５３４は、それぞれ起歪体５１０の上面に設けられている。ここで、起歪体５１０の上面と受力部５１１の中心軸との交点を原点Ｏとする。そして、起歪体５１０の上面において、原点Ｏを通り且つ互いに直交する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸とする。また、起歪体５１０の上面において、原点Ｏを通り且つＸ軸、Ｙ軸とは異なる軸を斜め軸Ｓとする。歪みゲージＲ５１１〜Ｒ５３４は、各軸上のダイヤフラム部５１３の外縁部近傍および内縁部近傍に配置されている。
かかる歪みゲージ型センサ５００では、受力部５１１に対して加わったＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の力やモーメントを測定するために、各歪みゲージＲ５１１〜Ｒ５３４によりブリッジ回路を構成している。具体的には、Ｘ軸上の歪みゲージＲ５１１〜Ｒ５１４により図１８（Ａ）に示すブリッジ回路５２１を構成して、これにより電圧Ｖｘを得る。また、Ｙ軸上の歪みゲージＲ５２１〜Ｒ５２４により図１８（Ｂ）に示すブリッジ回路５２２を構成して、これにより電圧Ｖｙを得る。さらに、Ｓ軸上の歪みゲージＲ５３１〜Ｒ５３４により図１８（Ｃ）に示すブリッジ回路５２３を構成して、これにより電圧Ｖｚを得る。そして、これら３つのブリッジ回路５２１〜５２３により得られた電圧Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚの組み合わせにより、受力部５１１に対して加わったＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の力やモーメントを導出することができる。
特開平４−１９４６３４号公報（第２図、第３図、第７図、第３項左下欄第３行〜右下欄第６行、第４項右下欄第９行〜第１５行）
ここで、図１９に示すように、歪みゲージ型センサ５００の受力部５１１に対してＸ軸正方向の力が加わった場合について考える。このような場合には、Ｘ軸上のダイヤフラム部５１３の内縁部には最も大きな歪みε２が生じる。ところが、Ｘ軸上のダイヤフラム部５１３の外縁部に生じる歪みε１は、内縁部に生じる歪みε２と比べて非常に小さくなる。なお、ここでは、引っ張り方向の歪みと圧縮方向の歪みとを区別せず、単に歪みの大きさだけを考えている。
また、同様に、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸のいずれの方向に力やモーメントが加わった場合も、各軸上のダイヤフラム部５１３の外縁部に生じる歪みは、その内縁部に生じる歪みと比べて、非常に小さくなる。つまり、歪みゲージ型センサ５００においては、歪みゲージＲ５１２、Ｒ５１３、Ｒ５２２、Ｒ５２３、Ｒ５３２、Ｒ５３３の抵抗値は大きく変化するが、歪みゲージＲ５１１、Ｒ５１４、Ｒ５２１、Ｒ５２４、Ｒ５３１、Ｒ５３４の抵抗値の変化は小さい。従って、ブリッジ回路５２１、５２２、５２３にそれぞれ含まれる４つの歪みゲージのうち、２つの歪みゲージ（ブリッジ回路５２１においてはＲ５１２、Ｒ５１３、ブリッジ回路５２２においてはＲ５２２、Ｒ５２３、ブリッジ回路５２３においてはＲ５３２、Ｒ５３３）の抵抗値だけが大きく変化する。その結果、ブリッジ回路５２１、５２２、５２３の出力はいずれも小さくなって、センサとしての感度が低くなるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、感度の高い歪みゲージ型センサおよびこれを利用した歪みゲージ型センサユニットを提供することである。
課題を解決するための手段及び効果
本発明の歪みゲージ型センサは、力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、前記連結部は、前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記第２の歪みゲージが配置された位置とに同じ大きさの応力が加えられたときに、前記第１の歪みゲージが配置された位置における歪み量が前記第２の歪みゲージが配置された位置における歪み量よりも小さくなるような形状を有している。
この構成によると、外部から受力部に対して力が入力された際に、第１の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量と第２の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量との差を少なくすることができる。従って、第１の歪みゲージの抵抗値の変化量と第２の歪みゲージの抵抗値の変化量との差が小さくなる。その結果、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記第１および前記第２の歪みゲージはそれぞれ２つずつ備えられており、前記第１および前記第２の歪みゲージはいずれも１つの直線上に配置されていてもよい。
この構成によると、１つの直線上に配置された４つの歪みゲージにより、外部から受力部に対して入力された１軸の力を検出することができる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記第１および前記第２の歪みゲージはそれぞれ６つずつ備えられており、前記第１および前記第２の歪みゲージは互いに異なる３つの直線のいずれかの直線上にそれぞれ２つずつ配置されていてもよい。
この構成によると、互いに異なる３つの直線上にそれぞれ配置された４つの歪みゲージにより、外部から受力部に対して入力された３軸の力を検出することができる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部は円柱状であると共に、前記固定部および前記連結部はいずれも円環状であって前記受力部と同心に配置されていてもよい。
この構成によると、連結部と平行な面内において、全ての方向に力を加えることができる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された第１のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムよりも肉薄であって、前記第２の歪みゲージが配置された第２のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとを接続しており、前記第１のダイヤフラムよりも肉厚の接続部とを有していてもよい。
この構成によると、第１のダイヤフラムの第１の歪みゲージが配置された位置と第２のダイヤフラムの第２の歪みゲージが配置された位置とに対して同じ大きさの応力が加えられたときに、第１の歪みゲージが配置された位置の歪み量が第２の歪みゲージが配置された位置の歪み量よりも小さくなる。従って、外部から受力部に対して力が入力された際に、第１の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量と第２の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量との差を少なくすることができる。よって、第１の歪みゲージの抵抗値の変化量と第２の歪みゲージの抵抗値の変化量との差が小さくなる。その結果、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの厚さの差および前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されていてもよい。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された位置から前記第２の歪みゲージが配置された位置に向かって次第に肉薄となっていてもよい。
この構成によると、第１の歪みゲージが配置された位置と第２の歪みゲージが配置された位置とに対して同じ大きさの応力が加えられたときに、第１の歪みゲージが配置された位置の歪み量が第２の歪みゲージが配置された位置の歪み量よりも小さくなる。従って、外部から受力部に対して力が入力された際に、第１の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量と第２の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量との差を少なくすることができる。よって、第１の歪みゲージの抵抗値の変化量と第２の歪みゲージの抵抗値の変化量との差が小さくなる。その結果、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記第２の歪みゲージが配置された位置との厚さの差が設定されていてもよい。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部と前記連結部との連結部分が所定の曲率を有していると共に、前記固定部と前記連結部との連結部分が前記所定の曲率よりも大きい曲率を有していてもよい。
この構成によると、第１の歪みゲージが配置された位置と第２の歪みゲージが配置された位置とに対して同じ大きさの応力が加えられたときに、第１の歪みゲージが配置された位置の歪み量が第２の歪みゲージが配置された位置の歪み量よりも小さくなる。従って、外部から受力部に対して力が入力された際に、第１の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量と第２の歪みゲージが配置された位置での連結部の歪み量との差を少なくすることができる。よって、第１の歪みゲージの抵抗値の変化量と第２の歪みゲージの抵抗値の変化量との差が小さくなる。その結果、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記受力部と前記連結部との連結部分と、前記固定部と前記連結部との連結部分との曲率の差が設定されていてもよい。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサは、力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、前記第１の歪みゲージの長さが前記第２の歪みゲージの長さよりも短い。
この構成によると、外部から受力部に対して力が入力された際に、第１の歪みゲージの抵抗値の変化量と第２の歪みゲージの抵抗値の変化量との差を小さくすることができる。その結果、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差が設定されていてもよい。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサは、力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された第１のダイヤフラムと、前記第２の歪みゲージが配置された第２のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとを接続する接続部とを有しており、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの厚さの差、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの長さの差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されている。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサは、力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された位置から前記第２の歪みゲージが配置された位置に向かって次第に肉薄となっており、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記連結部の前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記連結部の前記第２の歪みゲージが配置された位置との厚さの差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されている。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサは、力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、前記受力部と前記連結部との連結部分が所定の曲率を有していると共に、前記固定部と前記連結部との連結部分が前記所定の曲率よりも大きな曲率を有しており、前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記受力部と前記連結部との連結部分と、前記固定部と前記連結部との連結部分との曲率の差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されている。
この構成によると、歪みゲージ型センサに外部から加えられた力を最も高感度で測定することできる。
本発明の歪みゲージ型センサでは、前記歪みゲージはピエゾ抵抗素子であることが好ましい。
この構成によると、ピエゾ抵抗素子は箔歪みゲージに比べてゲージ率が１０倍以上大きいので、箔歪みゲージを利用する場合と比べて感度を１０倍以上大きくすることができる。
本発明の歪みゲージ型センサユニットは、上述の歪みゲージ型センサを同一平面上に複数備えている。
この構成によると、歪みゲージ型センサユニットに対して加えられた力、モーメント、加速度、角加速度等を高感度で検出することができる。
本発明の歪みゲージ型センサユニットでは、前記複数の歪みゲージ型センサは、中心点を中心に等角度おき、且つ前記中心点から等距離に配置されていることが好ましい。
この構成によると、各歪みゲージ型センサの歪みゲージの抵抗値の変化から比較的簡易な計算により、歪みゲージ型センサユニットに対して加えられた力、モーメント、加速度、角加速度等を導出することができる。
本発明の歪みゲージ型センサユニットでは、前記角度は９０度であってもよい。
この構成によると、直交する２軸での力、モーメント、加速度、角加速度等を極めて容易に算出することができる。
本発明の歪みゲージ型センサユニットでは、前記角度は１２０度であってもよい。
この構成によると、３個の歪みゲージ型センサで歪みゲージ型センサユニットに対して加えられた力、モーメント、加速度、角加速度等を算出することができるので、歪みゲージ型センサユニットの構成を簡易化することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
先ず、図１および図２を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の横断面図である。歪みゲージ型センサ１は、中央に設けられた略円柱形状の受力部１１と、周囲に設けられた固定部１２と、受力部１１の上面部近傍と固定部１２とを連結する略円環形状の連結部１３とを備えた起歪体１０と、この起歪体１０に取り付けられたピエゾ素子などからなる歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４とを有する。なお、受力部１１の上面と連結部１３の上面とは、同一平面上にある。
ここでは説明の便宜上ＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系を参照しながら各部品に配置説明を行うことにする。図１においては、受力部１１の上面の中心位置が原点Ｏ、右水平方向がＸ軸、上垂直方向がＺ軸、紙面に垂直奥方向がＹ軸、とそれぞれ定義される。つまり、受力部１１の上面および連結部１３の上面はＸＹ平面を規定し、受力部１１の中心位置にＺ軸が通ることになる。また、原点Ｏを通りＸ軸正方向からＹ軸正方向に４５度をなす軸をＳ軸とする（図２参照）。なお、Ｓ軸とＸ軸とのなす角度は、Ｓ軸がＸ軸およびＹ軸と重ならない限り任意に変更可能である。
起歪体１０は、アルミやＳＵＳなどの金属製可撓性材料から成る。固定部１２は、歪みゲージ型センサ１を他の装置に取り付けるためのものであり、受力部１１に外力が加わっても歪みや変形が発生しにくいように肉厚の大きい剛性の高いものとしている。連結部１３の下面の内縁部には所定幅を有する円環形状の浅溝１３ａが、外縁部には所定幅を有する円環形状の深溝１３ｂがそれぞれ形成されている。従って、連結部１３の中心位置近傍（１３ａと１３ｂとの間に対応する部分）には肉厚の大きな肉厚部１４が形成されている。
ここで、浅溝１３ａと深溝１３ｂとの幅（図１において左右方向の長さ）は等しい。また、浅溝１３ａの深さＤ１と、深溝１３ｂの深さＤ２と、浅溝１３ａの深さＤ１と深溝１３ｂの深さＤ２との差Ｄ０とは、以下の（式１）、（式２）で表されるような関係がある。
Ｄ１＜Ｄ２ （式１）
Ｄ２−Ｄ１＝Ｄ０ （式２）
そして、歪みゲージ型センサ１では、連結部１３の浅溝１３ａに対応する部分にはダイヤフラム１５が形成され、深溝１３ｂに対応する部分にはダイヤフラム１６が形成されている。つまり、連結部１３の内縁部近傍はダイヤフラム１５として、外縁部近傍はダイヤフラム１６としてそれぞれ機能する。そして、受力部１１に外力やモーメントが加わった場合には、連結部１３に発生する歪みがダイヤフラム１５とダイヤフラム１６とに集中するようになっている。
また、ダイヤフラム１５の肉厚は、ダイヤフラム１６の肉厚と比べて厚くなる。ここで、ダイヤフラム１５とダイヤフラム１６との肉厚の差Ｔ０は、浅溝１３ａの深さＤ１と深溝１３ｂの深さＤ２との差Ｄ０と一致する。なお、浅溝１３ａの深さＤ１と深溝１３ｂの深さＤ２との差Ｄ０つまり、ダイヤフラム１５とダイヤフラム１６との肉厚の差Ｔ０は、受力部１１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム１５およびダイヤフラム１６との交点に生じる歪みの変化量がいずれもほぼ等しくなるように決められる。
歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４としては、金属箔歪みゲージや金属線歪みゲージを用いている。歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４は一種の抵抗体であり、歪みの発生する場所に貼り付けて使用する歪みゲージである。歪みゲージは、測定対象に歪みが生じ伸縮すると、それに比例して歪みゲージが伸縮し抵抗値が変化し、歪みεを測定することができる。一般には、引張りによる歪みεに対しては抵抗値が大きくなり、圧縮による歪みεに対しては抵抗値が小さくなる比例特性を持っている。また、その長さが長いほど抵抗値の変化量が大きくなる。なお、通常は材料が歪みεに対して応力σが比例する弾性域で使用する。
次に、図２を用いて歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の配置を説明する。図２は、歪みゲージ型センサ１の上面図である。なお、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４のリード線の図示は省略している。
図２に示すように、Ｘ軸上には外部から加えられたＸ軸方向成分の力を検出する歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４が、Ｘ軸に沿って配置されている。歪みゲージＲ１１はダイヤフラム１６のＸ軸正方向に対応する部分に、歪みゲージＲ１２はダイヤフラム１５のＸ軸正方向に対応する部分に、歪みゲージＲ１３はダイヤフラム１５のＸ軸負方向に対応する部分に、歪みゲージＲ１４はダイヤフラム１６のＸ軸負方向に対応する部分にそれぞれ配置されている。
また、Ｙ軸上には外部から加えられたＹ軸方向成分の力を検出する歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４が、Ｙ軸に沿って配置されている。歪みゲージＲ２１はダイヤフラム１６のＹ軸負方向に対応する部分に、歪みゲージＲ２２はダイヤフラム１５のＹ軸負方向に対応する部分に、歪みゲージＲ２３はダイヤフラム１５のＹ軸正方向に対応する部分に、歪みゲージＲ２４はダイヤフラム１６のＹ軸正方向に対応する部分にそれぞれ配置されている。
また、Ｓ軸上には外部から加えられたＺ軸方向成分の力を検出する歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４が、Ｓ軸に沿って配置されている。歪みゲージＲ３１はダイヤフラム１６のＳ軸正方向に対応する部分に、歪みゲージＲ３２はダイヤフラム１５のＳ軸正方向に対応する部分に、歪みゲージＲ３３はダイヤフラム１５のＳ軸負方向に対応する部分に、歪みゲージＲ３４はダイヤフラム１６のＳ軸負方向に対応する部分にそれぞれ配置されている。
このように、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４は、いずれも連結部１３に配置されている。そして、歪みゲージＲ１１はそのＸ軸正方向の外縁部に、歪みゲージＲ１２はそのＸ軸正方向の内縁部に、歪みゲージＲ１３はそのＸ軸負方向の内縁部に、歪みゲージＲ１４はそのＸ軸負方向の外縁部にそれぞれ配置されている。また、歪みゲージＲ２１はそのＹ軸負方向の外縁部に、歪みゲージＲ２２はそのＹ軸負方向の内縁部に、歪みゲージＲ２３はそのＹ軸正方向の内縁部に、歪みゲージＲ２４はそのＹ軸正方向の外縁部にそれぞれ配置されている。さらに、歪みゲージＲ３１はそのＳ軸正方向の外縁部に、歪みゲージＲ３２はそのＳ軸正方向の内縁部に、歪みゲージＲ３３はそのＳ軸負方向の内縁部に、歪みゲージＲ３４はそのＳ軸負方向の外縁部にそれぞれ配置されている。
なお、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の長さはいずれも等しい。つまり、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４のＸ軸に沿う長さと、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４のＹ軸に沿う長さと、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４のＳ軸に沿う長さとはいずれも等しい。また、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の長さは、ダイヤフラム１５およびダイヤフラム１６の幅と等しい。つまり、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の長さは、いずれもダイヤフラム１５、１６のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸上における長さと等しい。
また、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４は、それぞれのＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さの中心位置が、ダイヤフラム１５の幅方向の中心位置またはダイヤフラム１６の幅方向の中心位置と一致するように配置されている。
ここで、上述したように、ダイヤフラム１５とダイヤフラム１６との肉厚の差Ｔ０は、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム１５およびダイヤフラム１６との交点に生じる歪みの変化量がいずれもほぼ等しくなるように決められる。従って、Ｘ軸上の歪みゲージＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４が配置されている位置での歪みの変化量はそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
同様に、Ｙ軸上の歪みゲージＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４の抵抗値の変化量はそれぞれ等しくなる。また、Ｓ軸上の歪みゲージＲ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４の抵抗値の変化量はそれぞれ等しくなる。
次に、各軸方向ごとに力を検出する原理を説明する。
図３に、受力部１１に対して、Ｘ軸正方向の力Ｆｘを加えたときの歪みゲージ型センサ１の状態および各歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を示す。力Ｆｘは、受力部１１の作用点１１ａと歪みゲージ型センサ１の原点Ｏとの距離Ｌに対応したモーメントＭｙ（Ｙ軸回りのモーメント）として作用する。このとき、図３に示すように、Ｘ軸正方向のダイヤフラム１６に対応する部分とＸ軸負方向のダイヤフラム１５に対応する部分とには圧縮による歪みが、またＸ軸正方向のダイヤフラム１５に対応する部分とＸ軸負方向のダイヤフラム１６とに対応する部分には引っ張りによる歪みがそれぞれ生じる。そして、これらの歪みは、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４によって検出される。なお、図３中の（＋）は歪みゲージの抵抗値の増加を、（−）は歪みゲージの抵抗値の減少を示す。
次に、受力部１１に対して、Ｙ軸正方向の力Ｆｙを加えたときは、力Ｆｙは受力部１１の作用点１１ａと歪みゲージ型センサ１の原点Ｏとの距離Ｌに対応したモーメントＭｘ（Ｘ軸回りのモーメント）として作用する。これは上述のＸ軸正方向の力Ｆｘを加えたときの状態を９０度ずらして考えればよいので、ここでは説明を省略する。
図４に、受力部１１に対して、Ｚ軸正方向の力Ｆｚを加えたときの歪みゲージ型センサ１の状態を示す。このとき、図４に示すように、ダイヤフラム１６に対応する部分には圧縮による歪みが、またダイヤフラム１５に対応する部分には引っ張りによる歪みがそれぞれ生じる。そして、これらの歪みは、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４によって検出される。
ここで、表１に上述した各力に対する歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の抵抗値の変化を示す。表中、＋は抵抗値の増加、−は抵抗値の減少を示し、符号なしは抵抗値が殆ど変化しないことを示す。また、反対方向の力やモーメントの場合には符号が逆になる。
Figure 2005140727
図５に、各歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４で構成される３つのブリッジ回路を示す。具体的には、Ｘ軸上の歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４で構成されたブリッジ回路１７を図５（Ａ）に、Ｙ軸上の歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４で構成されたブリッジ回路１８を図５（Ｂ）に、Ｓ軸上の歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４で構成されたブリッジ回路１９を図５（Ｃ）にそれぞれ示す。
図５（Ａ）に示すように、ブリッジ回路１７では、駆動用電圧Ｖ＋からＧＮＤまでをＲ１１およびＲ１４で直列させると共に、Ｒ１２およびＲ１３で直列させる。そして、Ｒ１１とＲ１４との節点ａの電圧をＶａ、Ｒ１２とＲ１３との節点ｂの電圧をＶｂとする。
また、図５（Ｂ）に示すように、ブリッジ回路１８では、駆動用電圧Ｖ＋からＧＮＤまでをＲ２１およびＲ２４で直列させると共に、Ｒ２２およびＲ２３で直列させる。そして、Ｒ２１とＲ２４との節点ｃの電圧をＶｃ、Ｒ２２とＲ２３との節点ｄの電圧をＶｄとする。
また、図５（Ｃ）に示すように、ブリッジ回路１９では、駆動用電圧Ｖ＋からＧＮＤまでをＲ３１およびＲ３３で直列させると共に、Ｒ３２およびＲ３４で直列させる。そして、Ｒ３１とＲ３３との節点ｅの電圧をＶｅ、Ｒ３２とＲ３４との節点ｆの電圧をＶｆとする。
図６に各節点電圧Ｖａ〜Ｖｆと受力部１１に加えられる力またはモーメントとの関係を示す。力ＦｘおよびモーメントＭｙは節点電圧Ｖａ、Ｖｂの差Ｖｘ（＝Ｖａ−Ｖｂ）として測定できる。また、力ＦｙおよびモーメントＭｘは節点電圧Ｖｃ、Ｖｄの差Ｖｙ（＝Ｖｃ−Ｖｄ）として測定できる。さらに、力Ｆｚは節点電圧Ｖｅ、Ｖｆの差Ｖｚ（＝Ｖｅ−Ｖｆ）として測定できる。なお、これらの演算はＯＡアンプを用いて電気的に直接演算してもよく、または各節点電圧をＡＤ変換してコンピュータにより演算処理するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサ１では、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム１５およびダイヤフラム１６との交点での歪みの大きさが等しくなるように、ダイヤフラム１５およびダイヤフラム１６の肉厚の差が決められている。そして、各歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４は、Ｘ軸、Ｙ軸またはＳ軸上のダイヤフラム１５またはダイヤフラム１６に対応する位置に配置されている。従って、受力部１１に対して外部から力やモーメントが加えられた際の、Ｘ軸、Ｙ軸またはＳ軸上の歪みゲージが配置されている位置での歪みの大きさの変化量はいずれもほぼ等しくなり、それらの歪みゲージの抵抗値の変化量もほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージ型センサ１の受力部１１に対して外部から加えられた力やモーメントなどを高感度で測定することができる。
また、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４は、原点Ｏを通り互いに直交するＸ軸およびＹ軸と原点Ｏを通りＸ軸正方向からＹ軸正方向に４５度をなすＳ軸上に配置されている。従って、歪みゲージ型センサ１では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への力およびモーメント、さらには原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向への力を検出することができる。
次いで、図７を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ２の構成について説明する。
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図であり、図１に示した第１の実施の形態と対応したものである。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサ２の構成が、図１に示した第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の構成と主に異なる点は、第１の実施の形態では、連結部１３が肉厚部１４とダイヤフラム１５とダイヤフラム１６とから構成されているが、本実施の形態の連結部２３は１つのダイヤフラムから構成されている点である。なお、その他の構成や力およびモーメントの検出原理や回路構成については、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
連結部２３は、図７に示すように、肉薄に形成されており、ダイヤフラムとして機能する。また、連結部２３は、略円環形状であって、その下面は一定の勾配で外側ほどその肉厚が薄くなるように傾斜している。従って、連結部２３の外縁部近傍の方が内縁部近傍と比べて肉薄となっている。
なお、連結部２３の内縁部の肉厚と外縁部の肉厚との差Ｄ０’（連結部２３の下面の勾配の大きさに依存）は、受力部１１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、原点Ｏを通る直線上における連結部２３の内縁部近傍と外縁部近傍とに対応する位置に生じる歪みの変化量がほぼ等しくなるように決められる。
また、本実施の形態の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の配置については、第１の実施の形態とほぼ同様であり、第１の実施の形態の連結部１３に対応する連結部２３に配置されている。つまり、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４は、Ｘ軸上において連結部２３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４は、Ｙ軸上において連結部２３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４は、Ｓ軸上において連結部２３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置される。
ここで、上述したように、連結部２３の内縁部の肉厚と外縁部の肉厚との差Ｄ０’は、原点Ｏを通る直線上における連結部２３の内縁部近傍と連結部２３の外縁部近傍とに対応する位置に生じる歪みの変化量がほぼ等しくなるように決められる。従って、Ｘ軸上の歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４が配置されている位置での歪みの変化量はそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
同様に、Ｙ軸上の歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。また、Ｓ軸上の歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサ２によると、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１と同様の効果を得ることができる。
次いで、図８を参照しつつ、本発明の第３の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ３の構成について説明する。
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図であり、図１に示した第１の実施の形態と対応したものである。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサ３の構成が、図１に示した第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の構成と主に異なる点は、第１の実施の形態では、連結部１３が肉厚部１４とダイヤフラム１５とダイヤフラム１６とから構成されているが、本実施の形態の連結部３３は１つのダイヤフラムから構成されている点である。なお、その他の構成や力およびモーメントの検出原理や回路構成については、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
連結部３３は、図８に示すように、肉薄に形成されており、ダイヤフラムとして機能する。また、連結部３３は、略円環形状であり、連結部３３の外縁部近傍には肉厚一定の板状部分３３ａが形成されており、内縁部近傍には一定の曲率を持っており内縁部に行くほど肉厚となる湾曲部分３３ｂが形成されている。
なお、湾曲部３３ｂの曲率は、受力部１１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、原点Ｏを通る直線上における連結部３３の内縁部近傍と連結部３３の外縁部近傍とに対応する位置に生じる歪みの変化量がほぼ等しくなるように決められる。
また、本実施の形態の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の配置については、第１の実施の形態とほぼ同様であり、第１の実施の形態の連結部１３に対応する連結部３３に配置されている。つまり、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４は、Ｘ軸上において連結部３３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４は、Ｙ軸上において連結部３３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４は、Ｓ軸上において連結部３３の外縁部または内縁部にそれぞれ配置される。
ここで、上述したように、湾曲部３３ｂの曲率は、原点Ｏを通る直線上における連結部３３の内縁部近傍と連結部３３の外縁部近傍とに対応する位置に生じる歪みの変化量がほぼ等しくなるように決められる。従って、Ｘ軸上の歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４が配置されている位置での歪みの変化量はそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
同様に、Ｙ軸上の歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。また、Ｓ軸上の歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサ３によると、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１および第２の実施の形態の歪みゲージ型センサ２と同様の効果を得ることができる。
次いで、図９を参照しつつ、本発明の第４の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ４の構成について説明する。
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図であり、図１に示した第１の実施の形態と対応したものである。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサ４の構成が、図１に示した第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の構成と主に異なる点は、第１の実施の形態では、ダイヤフラム１６がダイヤフラム１５よりも肉薄であり且つ、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さはいずれも等しくなるように構成されているが、本実施の形態のダイヤフラム４５とダイヤフラム４６との肉厚は等しく且つ、ダイヤフラム４６に対応する位置に配置される歪みゲージＲ１１、Ｒ１４、Ｒ２１、Ｒ２４、Ｒ３１、Ｒ３４のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さは、ダイヤフラム４５に対応する位置に配置される歪みゲージＲ１２、Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３２、Ｒ３３のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さよりも長くなるように構成されている点である。なお、その他の構成や力およびモーメントの検出原理や回路構成については、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
ダイヤフラム４５およびダイヤフラム４６は、図９に示すように、略円環形状の連結部４３の内縁部近傍と外縁部近傍とにおいて、それらの幅と肉厚とがそれぞれ等しくなるように形成されている。従って、受力部４１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム４５およびダイヤフラム４６との交点に生じる歪みの変化量は、ダイヤフラム４６に生じる歪みの変化量がダイヤフラム４５に生じる歪みの変化量に比べて少なくなる。
また、本実施の形態の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の配置については、第１の実施の形態とほぼ同様であり、第１の実施の形態の連結部１３に対応する連結部４３に配置されている。そして、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４は、Ｘ軸上のダイヤフラム４５またはダイヤフラム４６に対応する位置にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４は、Ｙ軸上のダイヤフラム４５またはダイヤフラム４６に対応する位置にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４は、Ｓ軸上のダイヤフラム４５またはダイヤフラム４６に対応する位置にそれぞれ配置される。
ここで、ダイヤフラム４５に対応する位置に配置される歪みゲージＲ１２、Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３２、Ｒ３３のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さＬ１と、ダイヤフラム４６に対応する位置に配置される歪みゲージＲ１１、Ｒ１４、Ｒ２１、Ｒ２４、Ｒ３１、Ｒ３４のＸ軸、Ｙ軸またはＳ軸に沿う長さＬ２と、これらの差Ｌ０とは、以下の（式３）、（式４）で表されるような関係がある。
Ｌ１＜Ｌ２ （式３）
Ｌ２−Ｌ１＝Ｌ０ （式４）
そして、Ｌ１とＬ２との差Ｌ０は、受力部４１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４のうち原点Ｏを通る直線上に一列に配置されたものの抵抗値の変化量がいずれもほぼ等しくなるように決められる。
従って、Ｘ軸上に配置されている歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化量、Ｙ軸上に配置されている歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化量、およびＳ軸上に配置されている歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化量はそれぞれ等しくなる。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサ４によると、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１、第２の実施の形態の歪みゲージ型センサ２および第３の実施の形態の歪みゲージ型センサ３と同様の効果を得ることができる。
次いで、図１０を参照しつつ、本発明の第５の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ５の構成について説明する。
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図であり、図１に示した第１の実施の形態と対応したものである。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサ５の構成が、図１に示した第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１の構成と主に異なる点は、第１の実施の形態では、ダイヤフラム１６がダイヤフラム１５よりも肉薄であり且つ、それらの幅は等しくなるように構成されているが、本実施の形態のダイヤフラム５５とダイヤフラム５６との肉厚は等しく且つ、ダイヤフラム５６の幅がダイヤフラム５５の幅よりも広くなるように構成されている点である。なお、その他の構成や力およびモーメントの検出原理や回路構成については、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
ダイヤフラム５５およびダイヤフラム５６は、図１０に示すように、略円環形状の連結部５３の内縁部近傍と外縁部近傍とにおいて、それらの幅が等しくなるように形成されている。また、ダイヤフラム５５の幅Ｗ１と、ダイヤフラム５６の幅Ｗ２と、それらの差Ｗ０とは、以下の（式５）、（式６）で表されるような関係がある。
Ｗ１＜Ｗ２ （式５）
Ｗ２−Ｗ１＝Ｗ０ （式６）
そして、ダイヤフラム５５とダイヤフラム５６との幅の差Ｗ０は、受力部５１に外部から力やモーメントが加えられる前と加えられた後とでの、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム５５およびダイヤフラム５６との交点に生じる歪みの変化量がいずれもほぼ等しくなるように決められる。
また、本実施の形態の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４の配置については、第１の実施の形態とほぼ同様であり、第１の実施の形態の連結部１３に対応する連結部５３に配置されている。そして、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４は、Ｘ軸上の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４は、Ｙ軸上の外縁部または内縁部にそれぞれ配置され、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４は、Ｓ軸上の外縁部または内縁部にそれぞれ配置される。
ここで、上述したように、ダイヤフラム５５とダイヤフラム５６との幅の差Ｗ０は、原点Ｏを通る直線とダイヤフラム５５およびダイヤフラム５６との交点に生じる歪みの変化量がいずれもほぼ等しくなるように決められる。従って、Ｘ軸上の歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４が配置されている位置での歪みの変化量はそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
同様に、Ｙ軸上の歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。また、Ｓ軸上の歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４が配置されている位置での歪みの変化量もそれぞれほぼ等しくなる。その結果、歪みゲージＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化量はそれぞれほぼ等しくなる。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサ５によると、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１、第２の実施の形態の歪みゲージ型センサ２、第３の実施の形態の歪みゲージ型センサ３および第４の実施の形態の歪みゲージ型センサ４と同様の効果を得ることができる。
次いで、図１１〜図１３を参照しつつ、本発明の第６の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット１００の構成について説明する。
図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット１００の第１部材１０１の表面１０１ａに設けられた歪みゲージＲ１１１〜Ｒ１４８の配置を示す図である。また、図１２は、歪みゲージ型センサユニット１００の横断面図である。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット１００が、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１と異なる点は、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１は３軸力覚センサであるが、本実施の形態の歪みゲージ型センサユニット１００は６軸力覚センサである点である。
歪みゲージ型センサユニット１００は、図１１および図１２に示すように、第１部材１０１と第１部材１０１と対向して配置されている第２部材１０２とを有しており、第１部材１０１または第２部材１０２に外部から加わった多軸の力、モーメント、加速度、角加速度の少なくとも１つを測定するものである。第１部材１０１および第２部材１０２は略円盤形状のフランジから成る。また、第１部材１０１には、４つの歪みゲージ型センサ１０４〜１０７が形成されており、第２部材１０２には、歪みゲージ型センサ１０４〜１０７にそれぞれ対向するように４つの起歪体１０が形成されている。そして、互いに向き合う歪みゲージ型センサ１０４〜１０７と起歪体１０との受力部１１同士がボルト１０９により連結されている。これにより、第１部材１０１と第２部材１０２とが一体化されている。
第１部材１０１に形成されている歪みゲージ型センサ１０４の構成が、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１の構成と異なる点は、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１では、Ｘ、Ｙ、Ｓの３軸上にそれぞれ４個、即ち１２個の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４が配置されているが、本実施の形態の歪みゲージ型センサ１０４では、Ｘ、Ｙの２軸上にそれぞれ４個、即ち８個の歪みゲージＲ１１１〜Ｒ１１８が配置されている点である。その他の構成については、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。同様に、歪みゲージ型センサ１０５、１０６、１０７についても、それぞれ８個の歪みゲージＲ１２１〜Ｒ１２８、Ｒ１３１〜Ｒ１３８、Ｒ１４１〜Ｒ１４８が配置されている。したがって、第１部材１０１上には、４組の歪みゲージＲ１１１〜Ｒ１１８、Ｒ１２１〜Ｒ１２８、Ｒ１３１〜Ｒ１３８、Ｒ１４１〜Ｒ１４８が配置されている。
ここでは説明の便宜上Ｘ’Ｙ’Ｚ’三次元座標系を定義し、この座標系を参照しながら各部品に配置説明を行うことにする。図１２においては、第１部材１０１の表面１０１ａの中心位置が原点Ｏ’、右水平方向がＸ’軸、紙面に垂直手前方向がＹ’軸、下垂直方向がＺ’軸とそれぞれ定義される。つまり、第１部材１０１の表面１０１ａはＸ’Ｙ’平面を規定し、第１部材１０１の中心位置にＺ’軸が通ることになる。
また、図１１においては、歪みゲージ型センサ１０４〜１０７のそれぞれについて、その上面で規定されるＸ軸、Ｙ軸を示している。
歪みゲージ型センサ１０４〜１０７は、原点Ｏ’を中心に等角度おきかつ原点Ｏ’から等距離に配置されている。ここでは、９０度おきに配置されている。さらに、歪みゲージ型センサ１０４はＸ’軸正方向に、歪みゲージ型センサ１０５はＹ’軸負方向に、歪みゲージ型センサ１０６はＸ’軸負方向に、歪みゲージ型センサ１０７はＹ’軸正方向にそれぞれ配置されている。また、歪みゲージ型センサ１０４、１０６は、それらのＸ軸がＸ’軸と一致するように配置されており、歪みゲージ型センサ１０５、１０７は、それらのＹ軸がＹ’軸と一致するように配置されている。
よって、この歪みゲージ型センサユニット１００は、３次元空間の直交する３軸の力とその軸回りのモーメントを測定するための６軸力覚センサとして機能する。図１３に、Ｘ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸の方向と、各軸に対するモーメントＭｘ’、Ｍｙ’、Ｍｚ’の方向を示す。
また、各歪みゲージ型センサ１０４〜１０７の大きさや形状は等しい。これにより、第１部材１０１と第２部材１０２と受力部１１とが全体として平行四辺形の四辺を構成するように変位するときに、力の方向や大きさに応じた歪みが歪みゲージＲ１１１〜１４８が配置されている位置に発生するようになるので、力やモーメントを高精度に検出することができる。なお、歪みゲージの取り付け作業を簡易にしたり歪みゲージの保護を図るために、取り付け位置に段差を設けてもよい。
図１４に、各歪みゲージＲ１１１〜Ｒ１４８で構成される８つのブリッジ回路を示す。図１４に示すように、各ブリッジ回路はいずれも、各歪みゲージ型センサ１０４〜１０７のＸ軸、Ｙ軸上に直線的に配置された４つの歪みゲージから構成されている。これにより、各歪みゲージ型センサ１０４〜１０７での歪みの発生状況が８つの電圧として直接出力されるようになる。
この場合、以下の（式７）〜（式１２）により演算を行って力とモーメントとを算出することができる。
Ｆｘ’＝Ｖ４−Ｖ２ （式７）
Ｆｙ’＝Ｖ３−Ｖ１ （式８）
Ｆｚ’＝Ｖ５＋Ｖ６＋Ｖ７＋Ｖ８ （式９）
Ｍｘ’＝Ｖ８−Ｖ５ （式１０）
Ｍｙ’＝Ｖ７−Ｖ５ （式１１）
Ｍｚ’＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４ （式１２）
なお、上述の演算は各抵抗値を既知または新規の手段を用いて電圧に変換し、ＯＰアンプで演算しても良く、あるいはＡＤ変換機を用いてマイクロコントローラやコンピュータを用いて演算してもよい。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサユニット１００によると、４つの歪みゲージ型センサ１０４〜１０７を備えている。従って、３軸の力およびモーメント、あるいは加速度および角加速度を高感度で測定することができる。
また、歪みゲージ型センサ１０４〜１０７は、原点Ｏ’を中心に等角度おきかつ原点Ｏ’から等距離に配置されている。従って、歪みゲージ型センサ１０４〜１０７の各歪みゲージの抵抗値の変化から比較的簡易な計算によりＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸の力やモーメントなどを算出することができる。
また、歪みゲージ型センサ１０４はＸ’軸正方向に、歪みゲージ型センサ１０５はＹ’軸負方向に、歪みゲージ型センサ１０６はＸ’軸負方向に、歪みゲージ型センサ１０７はＹ’軸正方向にそれぞれ配置されている。従って、Ｘ’軸およびＹ’軸での力やモーメントなどを容易に算出することができる。
また、歪みゲージ型センサ１０４、１０６は、それらのＸ軸がＸ’軸と一致するように配置されており、歪みゲージ型センサ１０５、１０７は、それらのＹ軸がＹ’軸と一致するように配置されている。従って、歪みゲージ型センサユニット１００に対して外部から力やモーメントが加えられた際に、各歪みゲージ型センサ１０４〜１０７の中で最も大きな歪みが生じる位置に歪みゲージが配置されているので、歪みを高感度で検知することができる。従って、歪みゲージ型センサユニット１００に対して外部から加えられた力やモーメントを高感度で測定することができる。
また、本実施の形態の歪みゲージ型センサユニット１００は、歪みゲージＲ１１１〜Ｒ１４８を備える歪みゲージ型センサ１０４〜１０７を有する第１部材１０１と、歪みゲージ型センサ１０４〜１０７にそれぞれ対向する歪みゲージを備えていない４つの起歪体１０を有する第２部材１０２とを有しており、互いに向き合う歪みゲージ型センサ１０４〜１０７と起歪体１０との受力部１１同士が連結されている。従って、片方の部材のみに歪みゲージ型センサを設けるだけで多軸の力およびモーメントを測定することができる。
次いで、図１５を参照しつつ、本発明の第７の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット２００の構成について説明する。
図１５は、本発明の第７の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット２００の第１部材２０１の表面２０１ａに設けられた歪みゲージＲ２１１〜Ｒ２３８の配置を示す図である。本実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニット２００が、第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサ１と異なる点は、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１は３軸力覚センサであるが、本実施の形態の歪みゲージ型センサユニット２００は６軸力覚センサである点である。
歪みゲージ型センサユニット２００は、図１５に示すように、第１部材２０１と第１部材２０１に対向して配置されている図示しない第２部材とを有しており、第１部材１０１または第２部材に外部から加わった多軸の力、モーメント、加速度、角加速度の少なくとも１つを測定するものである。第１部材２０１および第２部材は略円盤形状のフランジから成る。また、第１部材２０１には、３つの歪みゲージ型センサ２０４〜２０６が形成されており、第２部材には、歪みゲージ型センサ２０４〜２０６にそれぞれ対向するように３つの起歪体が形成されている。そして、互いに向き合う歪みゲージ型センサ２０４〜２０６と起歪体との受力部同士が図示しないボルトにより連結されている。これにより、第１部材１０１と第２部材とが一体化されている。
第１部材２０１に形成されている歪みゲージ型センサ２０４の構成が、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１の構成と異なる点は、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１では、Ｘ、Ｙ、Ｓの３軸上にそれぞれ４個、即ち１２個の歪みゲージＲ１１〜Ｒ３４が配置されているが、本実施の形態の歪みゲージ型センサ２０４では、Ｘ、Ｙの２軸上にそれぞれ４個、即ち８個の歪みゲージＲ２１１〜Ｒ２１８が配置されている点である。その他の構成については、第１の実施の形態の歪みゲージ型センサ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。同様に、歪みゲージ型センサ２０５、２０６についても、それぞれ８個の歪みゲージＲ２２１〜Ｒ２２８、Ｒ２３１〜Ｒ２３８が配置されている。つまり、第１部材２０１上には、３組の歪みゲージＲ２１１〜Ｒ２１８、Ｒ２２１〜Ｒ２２８、Ｒ２３１〜Ｒ２３８が配置されている。
ここで、上述の第６の実施の形態と同様に、Ｘ’Ｙ’Ｚ’三次元座標系を定義し、この座標系を参照しながら各部品に配置説明を行うことにする。なお、図１５においては、歪みゲージ型センサ２０４〜２０６のそれぞれについて、その上面で規定されるＸ軸、Ｙ軸を示している。
歪みゲージ型センサ２０４〜２０６は、原点Ｏ’を中心に等角度おきかつ原点Ｏ’から等距離に配置されている。ここでは、１２０度おきに配置されている。さらに、歪みゲージ型センサ２０４は、歪みゲージ型センサ２０４のＸ軸が、原点Ｏ’を通りＹ’軸負方向からＸ’軸正方向に１２０度をなす線分ＣＯ’と一致するように配置されている。また、歪みゲージ型センサ２０５は、歪みゲージ型センサ２０５はＹ’軸負方向において、そのＹ軸がＹ’軸と一致するように配置されている。さらに、歪みゲージ型センサ２０６は、歪みゲージ型センサ２０６のＸ軸が、原点Ｏ’を通りＹ’軸負方向からＸ’軸負方向に１２０度をなす線分ＤＯ’と一致するように配置されている。
本実施の形態により各軸成分ごとに力とモーメントを検出する原理を説明する。以下、第１部材２０１を固定し、第２部材に力やモーメントが作用するものとする。直線状に配置された４つの歪みゲージから成る歪みゲージ群は、配置された列方向に引っ張りや圧縮の歪みを加えた場合、最も歪みに対する抵抗値の変化の率が大きくなり感度が高くなる。図１５に示すように６つの歪みゲージ群があるが、それぞれ最も感度が大きくなる方向が異なる。しかし、各歪みゲージ群の感度をＸ’、Ｙ’Ｚ’の３軸方向のベクトルに分解して考えれば６軸成分の力やモーメントを検出することができる。よって、この歪みゲージ型センサユニット２００は、３次元空間の直交する３軸の力とその軸回りのモーメントを測定するための６軸力覚センサとして機能する。
また、本実施の形態の歪みゲージＲ２１１〜Ｒ２３８で構成されるブリッジ回路については第６の実施の形態のブリッジ回路とほぼ同様である。第６の実施の形態では、各歪みゲージ型センサ１０４〜１０７のＸ軸、Ｙ軸上に直線的に配置された各歪みゲージ群によって、８つのセンサ回路が構成されているが、本実施の形態では、各歪みゲージ型センサ２０４〜２０６のＸ軸、Ｙ軸上に直線的に配置された各歪みゲージ群によって、６つのセンサ回路が構成されている。これにより、各歪みゲージ型センサ２０４〜２０６での歪みの発生状況が６つの電圧として直接出力されるようになる。
そして、各歪みゲージ群がＸ’軸またはＹ’軸と成す角度や、原点Ｏ’と各歪みゲージ型センサ２０４〜２０６の原点Ｏとの距離を考慮し、各センサ回路からの出力電圧値を用いて演算を行うことにより、Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’軸の各軸の方向の力Ｆｘ’、Ｆｙ’、Ｆｚ’と、各軸に対するモーメントＭｘ’、Ｍｙ’、Ｍｚ’とを算出することができる。
以上のように、本実施の形態の歪みゲージ型センサユニット２００によると、第６の実施の形態の歪みゲージ型センサユニット１００と同様の効果を得ることができる。また、歪みゲージ型センサ２０４〜２０６は、原点Ｏ’を中心に１２０度おきに配置されている。従って、３つの歪みゲージ型センサで多軸の力およびモーメントを測定することができるので、歪みゲージ型センサユニットの構成を簡易化することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の第１〜第７の実施の形態では、各歪みゲージ型センサにおいて、直線的に配置された４つの歪みゲージの抵抗値の変化量がほぼ等しくなる場合について説明しているが、これに限らず、４つの歪みゲージの抵抗値がいずれも大きく変化すればよい。
また、上述の第１〜第７の実施の形態では、ブリッジ回路に対して定電圧とＧＮＤを加える駆動方式としているが、これに限らず正負の両電圧を加えて駆動するようにしてもよい。あるいは、定電圧の代わりに定電流を加えて駆動するようにしてもよい。
また、上述の第１〜第７の実施の形態での歪みゲージの配置は図示したものに限られないのは勿論である。歪みゲージの配置を変更しても、直線的に配置された歪みゲージ群の各歪みゲージが配置されている位置での歪みの大きさが等しくなり、ブリッジ回路の各節点電圧の差や和などの演算によって、３軸または６軸の力やモーメントなどが求まればよい。
また、上述の実施の形態では、３軸または６軸の力やモーメントを検出するセンサとしているが、これに限らず例えばＸ軸とＹ軸との２方向の力だけを検出する２軸センサとして使用してもよい。
本発明の第１の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図である。 図１の歪みゲージ型センサの上面図である。 図１の歪みゲージ型センサの受力部に対してＸ軸正方向の力が加えられたときの歪みゲージ型センサの状態および歪みゲージの抵抗値の変化を示す横断面図である。 図１の歪みゲージ型センサの受力部に対してＺ軸正方向の力が加えられたときの歪みゲージ型センサの状態を示す横断面図である。 図１の歪みゲージ型センサのブリッジ回路の一例を示す回路図である。 図５に示すブリッジ回路の節点電圧の演算処理の例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る歪みゲージ型センサの横断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニットの第１部材の表面に設けられた歪みゲージの配置を示す図である。 図１１に示す歪みゲージ型センサユニットの横断面図である。 直交座標軸を示す斜視図である。 図１１に示す歪みゲージ型センサユニットのブリッジ回路の一例を示す回路図である。 本発明の第７の実施の形態に係る歪みゲージ型センサユニットの第１部材の表面に設けられた歪みゲージの配置を示す図である。 従来の歪みゲージ型センサの横断面図である。 図１６の歪みゲージ型センサの上面図である。 図１６の歪みゲージ型センサのブリッジ回路の一例を示す回路図である。 図１６の歪みゲージ型センサの受力部に対してＸ軸正方向の力が加えられたときの歪みゲージ型センサの状態を示す横断面図である。
符号の説明
１、２、３、４、５、１０４〜１０７、２０４〜２０６ 歪みゲージ型センサ
１０、２０、３０、４０、５０ 起歪体
１１、２１、３１、４１、５１ 受力部
１２、２２、３２、４２、５２ 固定部
１３、２３、３３、４３、５３ 連結部
１７〜１９ ブリッジ回路
１００、２００ 歪みゲージ型センサユニット
１０１、２０１ 第１部材
１０２ 第２部材
１５、１６、４５、４６、５５、５６ ダイヤフラム
Ｒ１１〜Ｒ３４、Ｒ１１１〜Ｒ１４８、Ｒ２１１〜Ｒ２３８ 歪みゲージ

Claims (20)

  1. 力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、
    前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、
    前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、
    前記連結部は、前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記第２の歪みゲージが配置された位置とに同じ大きさの応力が加えられたときに、前記第１の歪みゲージが配置された位置における歪み量が前記第２の歪みゲージが配置された位置における歪み量よりも小さくなるような形状を有していることを特徴とする歪みゲージ型センサ。
  2. 前記第１および前記第２の歪みゲージはそれぞれ２つずつ備えられており、
    前記第１および前記第２の歪みゲージはいずれも１つの直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の歪みゲージ型センサ。
  3. 前記第１および前記第２の歪みゲージはそれぞれ６つずつ備えられており、
    前記第１および前記第２の歪みゲージは互いに異なる３つの直線のいずれかの直線上にそれぞれ２つずつ配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の歪みゲージ型センサ。
  4. 前記受力部は円柱状であると共に、
    前記固定部および前記連結部はいずれも円環状であって前記受力部と同心に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサ。
  5. 前記連結部が、
    前記第１の歪みゲージが配置された第１のダイヤフラムと、
    前記第１のダイヤフラムよりも肉薄であって、前記第２の歪みゲージが配置された第２のダイヤフラムと、
    前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとを接続しており、前記第１のダイヤフラムよりも肉厚の接続部とを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサ。
  6. 前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの厚さの差および前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されていることを特徴とする請求項５に記載の歪みゲージ型センサ。
  7. 前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された位置から前記第２の歪みゲージが配置された位置に向かって次第に肉薄となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサ。
  8. 前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記第２の歪みゲージが配置された位置との厚さの差が設定されていることを特徴とする請求項７に記載の歪みゲージ型センサ。
  9. 前記受力部と前記連結部との連結部分が所定の曲率を有していると共に、前記固定部と前記連結部との連結部分が前記所定の曲率よりも大きい曲率を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサ。
  10. 前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記受力部と前記連結部との連結部分と、前記固定部と前記連結部との連結部分との曲率の差が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の歪みゲージ型センサ。
  11. 力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、
    前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、
    前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、
    前記第１の歪みゲージの長さが前記第２の歪みゲージの長さよりも短いことを特徴とする歪みゲージ型センサ。
  12. 前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差が設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の歪みゲージ型センサ。
  13. 力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、
    前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、
    前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、
    前記連結部が、
    前記第１の歪みゲージが配置された第１のダイヤフラムと、
    前記第２の歪みゲージが配置された第２のダイヤフラムと、
    前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとを接続する接続部とを有しており、
    前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの厚さの差、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの長さの差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されていることを特徴とする歪みゲージ型センサ。
  14. 力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、
    前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、
    前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、
    前記連結部が、前記第１の歪みゲージが配置された位置から前記第２の歪みゲージが配置された位置に向かって次第に肉薄となっており、
    前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記連結部の前記第１の歪みゲージが配置された位置と前記連結部の前記第２の歪みゲージが配置された位置との厚さの差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されていることを特徴とする歪みゲージ型センサ。
  15. 力が入力される受力部、支持体に固定された固定部、及び、前記受力部と前記固定部とを連結しており且つ前記受力部に入力された力に応じた歪みが発生する連結部とを有する起歪体と、
    前記起歪体の前記連結部に配置された第１の歪みゲージと、
    前記第１の歪みゲージよりも前記固定部に近い位置において前記連結部に配置された第２の歪みゲージとを備えており、
    前記受力部と前記連結部との連結部分が所定の曲率を有していると共に、前記固定部と前記連結部との連結部分が前記所定の曲率よりも大きな曲率を有しており、
    前記受力部に力が入力された場合に、前記第１の歪みゲージの抵抗値の変化量が前記第２の歪みゲージの抵抗値の変化量と実質的に同じになるように、前記受力部と前記連結部との連結部分と、前記固定部と前記連結部との連結部分との曲率の差および前記第１の歪みゲージと前記第２の歪みゲージとの長さの差の少なくともいずれか１つが設定されていることを特徴とする歪みゲージ型センサ。
  16. 前記歪みゲージはピエゾ抵抗素子であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサ。
  17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の歪みゲージ型センサを同一平面上に複数備えていることを特徴とする歪みゲージ型センサユニット。
  18. 前記複数の歪みゲージ型センサは、中心点を中心に等角度おき、且つ前記中心点から等距離に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の歪みゲージ型センサユニット。
  19. 前記角度は９０度であることを特徴とする請求項１８に記載の歪みゲージ型センサユニット。
  20. 前記角度は１２０度であることを特徴とする請求項１８に記載の歪みゲージ型センサユニット。
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