JP2009244151A - Sensor and method for detecting pressure and friction force - Google Patents

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Naoki Hirai
直樹 平位
Koji Shimoda
好司 霜田
Toshiya Yamaguchi
登士也 山口
Takeshi Yoneyama
米山  猛
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Kanazawa University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure and friction force sensor capable of facilitating work required for constituting the sensor and solving the problem that a work lead time has been elongated and work cost has been raised in the case that complicated work is required when detecting pressure and a friction force acting on the surface of a tool such as a metal mold. <P>SOLUTION: The pressure and friction force sensor 1 detects at least either pressure or a friction force as an object to be detected acting on the surface (a metal mold surface 10) of a prescribed member. The pressure and friction force sensor is provided with a base 2, a plate-like part for receiving the action of the object to be detected via a receiving surface 6 formed on the side of one plate surface; a beam 3 having at least a pair of beams 7 provided approximately symmetrically to a center position of the base 2; a sheet 4 for connecting tips of the pair of beams 7 to each other; and one or a plurality of strain gauges 5 provided in such a way that at least their parts may be positioned at the sheet 4. The receiving surface 6 is formed for the prescribed member in such a way as to form part of the metal mold surface 10. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、鍛造や押出しや圧延等の塑性加工や、射出成形やプレス成形等の成形加工等の際に、金型等の工具の表面に作用する圧力・摩擦力の検出用として好適な圧力・摩擦力センサ、および圧力・摩擦力検出方法に関する。   The present invention is suitable for detecting pressure / friction force acting on the surface of a tool such as a mold during plastic processing such as forging, extrusion and rolling, and molding processing such as injection molding and press molding. The present invention relates to a friction force sensor and a pressure / friction force detection method.

従来、例えばアルミダイカスト等の比較的高圧である鋳造に際しては、鋳造条件の管理等を目的として、ひずみゲージを備える構成等により、金型内で生じる圧力(溶湯圧力)の計測が行われている(例えば、特許文献1参照。)。
また、鍛造や押出し等の塑性加工等においては、前記のような金型内で生じる圧力に加え、加工される材料の変形にともなって金型の表面に作用する摩擦力の計測が望まれる。そこで、金型内で生じる圧力および摩擦力を計測するために用いられる技術として、特許文献2に開示されているものがある。特許文献2には、例えば金型等の工具である所定の部材(以下「工具」という。)の表面に作用する力について、圧力に加えて摩擦力を計測することができるセンサが開示されている。
Conventionally, when casting a relatively high pressure such as aluminum die casting, for example, the pressure (melt pressure) generated in the mold is measured by a configuration equipped with a strain gauge for the purpose of managing casting conditions and the like. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, in plastic working such as forging and extrusion, in addition to the pressure generated in the mold as described above, it is desired to measure the friction force acting on the surface of the mold as the material to be processed is deformed. Therefore, there is a technique disclosed in Patent Document 2 as a technique used to measure the pressure and friction force generated in the mold. Patent Document 2 discloses a sensor capable of measuring a frictional force in addition to a pressure with respect to a force acting on a surface of a predetermined member (hereinafter referred to as “tool”) which is a tool such as a mold. Yes.

特許文献2に開示のセンサは、工具の表面に形成された薄肉部分に連続して設けられる2本のビームと、これら2本のビームの下端部を連結する薄板と、この薄板に貼り付けられて設けられるひずみゲージとを備える。かかる構成により、部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方が計測される。
具体的には、前記薄肉部分に対して圧力や摩擦力が作用することにより、その薄肉部分においてたわみ等の変形が生じる。薄肉部分の変形は、2本のビームの変形をともない、これら2本のビームを連結する薄板に伝達される。この薄板の変形が、ひずみゲージによって検出される。つまり、圧力や摩擦力の作用による薄肉部分の変形が、2本のビームを介して薄板のひずみ量(伸縮量)として、ひずみゲージによって検出される。そして、この薄板のひずみ量に基づいて、工具の表面に作用する圧力・摩擦力が計測される。
The sensor disclosed in Patent Document 2 is attached to two thin beams that are continuously provided in a thin portion formed on the surface of the tool, a thin plate that connects the lower ends of the two beams, and the thin plate. And a strain gauge provided. With such a configuration, at least one of pressure and friction force acting on the surface of the member is measured.
Specifically, when pressure or frictional force acts on the thin portion, deformation such as deflection occurs in the thin portion. The deformation of the thin portion is transmitted to the thin plate connecting the two beams together with the deformation of the two beams. This deformation of the thin plate is detected by a strain gauge. That is, the deformation of the thin portion due to the action of pressure or frictional force is detected by the strain gauge as the strain amount (stretching amount) of the thin plate via the two beams. Then, based on the strain amount of the thin plate, the pressure / friction force acting on the surface of the tool is measured.

しかし、特許文献2に開示されている構成(以下「従来構成」という。)においては、次のような不具合がある。
すなわち、従来構成においては、計測対象である圧力・摩擦力が作用することで変形させる部分である薄肉部分が、工具と一体に(工具に直接)形成されている。したがって、薄肉部分に連続して設けられる2本のビーム、およびこれら2本のビームを連結する薄板も、工具と一体の部分となる。つまり、従来構成においては、センサが工具に対して直接設けられている。このため、センサを構成する各部の形状(以下「センサ形状」という。)を形成するためには、工具に対して直接加工が施される必要がある。
However, the configuration disclosed in Patent Document 2 (hereinafter referred to as “conventional configuration”) has the following problems.
That is, in the conventional configuration, a thin portion that is a portion to be deformed by the action of pressure and frictional force to be measured is formed integrally with the tool (directly on the tool). Therefore, the two beams provided continuously in the thin portion and the thin plate connecting these two beams are also an integral part of the tool. That is, in the conventional configuration, the sensor is provided directly on the tool. For this reason, in order to form the shape of each part constituting the sensor (hereinafter referred to as “sensor shape”), the tool needs to be directly processed.

こうした工具に対する直接的な加工に際しては、液体中で放電する際に電極が消耗することを利用した加工法である放電加工が好適に用いられるが、前述のようにセンサが工具に対して直接設けられる構成においては、そのセンサ形状を形成するための加工である放電加工について、電極の移動経路等に関し複雑な加工が必要となる。具体的には、従来構成におけるセンサ形状が形成されるに際しては、電極の移動経路について、電極が工具に形成される穴部に対して差し入れられる方向(ビームの長手方向)に加え、その方向に対する垂直方向(薄板の板面に沿う方向)等の複数の方向の移動が必要となり、複雑な加工となる。   For direct machining of such tools, electrical discharge machining, which is a machining method that utilizes the consumption of electrodes when discharging in a liquid, is preferably used. As described above, a sensor is provided directly on the tool. In the configuration to be obtained, complicated machining is required with respect to the movement path of the electrode and the like for electric discharge machining, which is machining for forming the sensor shape. Specifically, when the sensor shape in the conventional configuration is formed, the movement path of the electrode is in addition to the direction in which the electrode is inserted into the hole formed in the tool (longitudinal direction of the beam). Movement in a plurality of directions such as the vertical direction (the direction along the plate surface of the thin plate) is required, which is a complicated process.

このため、従来構成においては、工具にセンサを設けるための加工について、加工リードタイムが長く、加工コストが高くなってしまう。
また、従来構成においては、工具にセンサを設けるための加工について、その加工が工具の内部に施されることとなる。このため、加工後の寸法精度(加工精度)の計測・確認や、加工後のひずみゲージの貼付けが困難となる。
また、従来構成においては、電極の移動経路が複雑となることから、加工に際して電極が加工部位以外の部位に接触することで、加工が不要な部分まで加工が施され、不良率10%程度で不良品が生じていた。
さらに、従来構成のセンサでは、工具に対して直接加工が施されることから、センサが設けられる位置について制約が大きく自由度が低い。
For this reason, in the conventional configuration, the processing lead time is long and the processing cost is high for processing for providing a sensor on the tool.
Moreover, in the conventional structure, about the process for providing a sensor in a tool, the process will be given inside a tool. For this reason, it becomes difficult to measure and confirm the dimensional accuracy (processing accuracy) after processing and to paste the strain gauge after processing.
In addition, in the conventional configuration, since the movement path of the electrode is complicated, the electrode is in contact with a part other than the processing part during processing, so that a part that does not need to be processed is processed, and the defect rate is about 10%. There was a defective product.
Furthermore, in the sensor of the conventional configuration, since the machining is performed directly on the tool, the position where the sensor is provided is greatly restricted and the degree of freedom is low.

また、特許文献2に開示されているセンサにおいては、その計測原理として、ひずみゲージによって、薄肉部分に圧力・摩擦力が作用することによる薄板のひずみ(圧力ひずみ・摩擦力ひずみ)が計測されることで、圧力・摩擦力が得られる手法が用いられている。
この点、従来構成においては、そのセンサ形状等から、圧力ひずみに対して摩擦力ひずみについての出力(ひずみ量)が小さい。摩擦力ひずみについての出力の増加は、ひずみゲージが貼り付けられる薄板についての板厚が薄くなることで達成されると見込まれる。しかし、薄板の板厚が薄くなることは、その薄板部分の強度の低下をともなう。このため、従来構成においては、摩擦力ひずみについての出力と薄板部分の強度との関係について、その出力と強度との妥協点に基づいて薄板部分の板厚が設定されているのが現状である。
In the sensor disclosed in Patent Document 2, as a measurement principle, a strain (pressure strain / friction force strain) of a thin plate due to pressure / friction force acting on a thin portion is measured by a strain gauge. Thus, a technique that can obtain pressure and frictional force is used.
In this regard, in the conventional configuration, the output (strain amount) of the frictional force strain is smaller than the pressure strain due to the sensor shape and the like. It is expected that the increase in output with respect to the frictional force strain is achieved by reducing the thickness of the thin plate to which the strain gauge is attached. However, a reduction in the thickness of the thin plate is accompanied by a decrease in strength of the thin plate portion. For this reason, in the conventional configuration, regarding the relationship between the output of the frictional force strain and the strength of the thin plate portion, the thickness of the thin plate portion is set based on the compromise between the output and the strength. .

また、摩擦力ひずみについての出力の増加は、センサ形状についての形状面からも達成されると見込まれる。しかし、従来構成においては、前述したようにセンサを設けるための加工が工具の内部に施されることとなるため、加工可能な形状の自由度が低い。センサ形状について加工可能な形状の自由度が低いことは、センサ形状についての形状面から摩擦力ひずみについての出力の増加を妨げる要因となる。   Further, it is expected that the increase in the output with respect to the frictional force strain is also achieved from the shape aspect of the sensor shape. However, in the conventional configuration, as described above, the processing for providing the sensor is performed inside the tool, so that the degree of freedom of the shape that can be processed is low. The low degree of freedom of the shape that can be processed with respect to the sensor shape is a factor that hinders an increase in the output with respect to the frictional force strain from the shape surface with respect to the sensor shape.

このように、従来構成においては、ひずみゲージが貼り付けられる薄板部分についての十分な強度の確保と、摩擦力ひずみについての出力の増加との両立が望まれている。
特開平8−75579号公報 特許第3632089号公報
Thus, in the conventional configuration, it is desired to ensure both sufficient strength for the thin plate portion to which the strain gauge is attached and an increase in output for frictional force strain.
JP-A-8-75579 Japanese Patent No. 3632089

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、金型等の工具の表面に作用する圧力・摩擦力の検出に際し、センサを構成するための加工が容易となり、加工リードタイムが長くなることや加工コストが高くなること等の、複雑な加工が必要とされる場合の不具合を解消することができる圧力・摩擦力センサ、および圧力・摩擦力検出方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved is to configure a sensor when detecting pressure and frictional force acting on the surface of a tool such as a mold. Pressure / friction force sensor and pressure / friction which can solve problems when complex machining is required, such as long machining lead time and high machining cost. It is to provide a force detection method.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.

すなわち、請求項1においては、所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力センサであって、板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、前記基部と略平行の板状の部分であり、前記一対の梁要素の先端部同士を連結する薄板部と、少なくとも一部が前記薄板部に位置するように設けられる一または複数のひずみゲージと、を備え、前記所定の部材に対して、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設けられるものである。   In other words, in claim 1, a pressure / friction force sensor for detecting at least one of pressure and friction force acting on a surface of a predetermined member, which is a plate-like portion, on one plate surface side A base that receives the action of the detection target via a receiving surface that is formed; and at least a pair of beam elements that protrude from the other plate surface side of the base and that are provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base. One or a plurality of beam portions, a plate-like portion that is substantially parallel to the base portion, and a thin plate portion that connects the tip portions of the pair of beam elements, and at least a portion thereof is positioned on the thin plate portion. The strain gauge is provided with respect to the predetermined member so as to form a part of the surface.

請求項2においては、所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力センサであって、板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、を備え、前記所定の部材に対して、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設けられるものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a pressure / friction force sensor for detecting at least one of a pressure and a friction force acting on a surface of a predetermined member, which is a plate-like portion, and is formed on one plate surface side. A base portion that receives the action of the detection target via a receiving surface, and a beam portion that protrudes from the other plate surface side of the base portion and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion And the receiving surface is provided so as to form a part of the surface with respect to the predetermined member.

請求項3においては、請求項1または請求項2に記載の圧力・摩擦力センサにおいて、前記梁部の前記基部に対する付け根部分に、前記梁要素の前記基部に対する、前記一対の梁要素の対向する方向についての曲げ剛性を低下させるための剛性低下部を有するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the pressure / friction force sensor according to the first or second aspect, the pair of beam elements are opposed to the base portion of the beam element at a base portion of the beam portion with respect to the base portion. It has a rigidity reduction part for reducing the bending rigidity in the direction.

請求項4においては、請求項3に記載の圧力・摩擦力センサにおいて、前記剛性低下部は、R形状を有する凹面部であるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure / friction force sensor according to the third aspect, the rigidity reduction portion is a concave surface portion having an R shape.

請求項5においては、請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力・摩擦力センサにおいて、前記一対の梁要素は、前記基部からの突出方向が互いに略平行であるものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure / friction force sensor according to any one of the first to fourth aspects, the pair of beam elements are substantially parallel to each other in a protruding direction from the base portion.

請求項6においては、請求項5に記載の圧力・摩擦力センサにおいて、前記梁部は、前記基部からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有するものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the pressure / friction force sensor according to the fifth aspect, the beam portion has a shape along a cylindrical surface shape in which a protruding direction from the base portion is a cylinder axis direction.

請求項7においては、所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法であって、板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、前記基部と略平行の板状の部分であり、前記一対の梁要素の先端部同士を連結する薄板部と、少なくとも一部が前記薄板部に位置するように設けられる一または複数のひずみゲージと、を備えるセンサを用い、前記所定の部材に、前記センサを取り付けるための穴部を設け、前記穴部に、前記センサを、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設け、前記受け面に前記検出対象が作用することによる、前記梁部を介する前記薄板部の変形を、前記ひずみゲージ部によって検出することにより、前記表面に作用する前記検出対象を検出するものである。   8. The pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on the surface of a predetermined member, which is a plate-like portion and formed on one plate surface side. A base that receives the action of the detection target via a receiving surface, and a beam that protrudes from the other plate surface side of the base and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base One or a plurality of plate portions, a plate-like portion substantially parallel to the base portion, and a thin plate portion that connects the tip portions of the pair of beam elements, and at least a portion thereof is located in the thin plate portion A sensor including a strain gauge, and a hole for attaching the sensor is provided in the predetermined member, and the sensor is formed in the hole, and the receiving surface forms a part of the surface. Provided in the receiver According to the detection target to act on the surface, the deformation of the thin portion through said beam portion, by detecting by the strain gauge unit, and detects the detection target which acts on said surface.

請求項8においては、所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法であって、板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、を備えるセンサを用い、前記所定の部材に、前記センサを取り付けるための穴部を設け、前記穴部に、前記センサを、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設け、前記受け面に前記検出対象が作用することによる、前記梁要素の傾斜角度に基づいて、前記表面に作用する前記検出対象を検出するものである。   9. The pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on the surface of a predetermined member, which is a plate-like portion and formed on one plate surface side. A base that receives the action of the detection target via a receiving surface, and a beam that protrudes from the other plate surface side of the base and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base A hole for attaching the sensor is provided in the predetermined member, the sensor is provided in the hole, and the receiving surface forms a part of the surface. The detection target that acts on the surface is detected on the basis of the inclination angle of the beam element by the detection target acting on the receiving surface.

請求項9においては、請求項7または請求項8に記載の圧力・摩擦力検出方法において、前記梁部の前記基部に対する付け根部分に、前記梁要素の前記基部に対する、前記一対の梁要素の対向する方向についての曲げ剛性を低下させるための剛性低下部を設けるものである。   9. The pressure / friction force detection method according to claim 7 or claim 8, wherein the pair of beam elements are opposed to the base portion of the beam element at a base portion of the beam portion with respect to the base portion. The rigidity reduction part for reducing the bending rigidity about the direction to perform is provided.

請求項10においては、請求項9に記載の圧力・摩擦力検出方法において、前記剛性低下部を、R形状を有する凹面部とするものである。   According to a tenth aspect of the present invention, in the pressure / friction force detection method according to the ninth aspect, the rigidity reduction portion is a concave surface portion having an R shape.

請求項11においては、請求項7〜10のいずれか一項に記載の圧力・摩擦力検出方法において、前記一対の梁要素を、前記基部からの突出方向が互いに略平行とするものである。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the pressure / friction force detection method according to any one of the seventh to tenth aspects, the pair of beam elements are substantially parallel to each other in a protruding direction from the base portion.

請求項12においては、請求項11に記載の圧力・摩擦力検出方法において、前記梁部を、前記基部からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有するものとするものである。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the pressure / friction force detection method according to the eleventh aspect, the beam portion has a shape along a cylindrical surface shape in which a protruding direction from the base portion is a cylinder axis direction. is there.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、金型等の工具の表面に作用する圧力・摩擦力の検出に際し、センサを構成するための加工が容易となり、加工リードタイムが長くなることや加工コストが高くなること等の、複雑な加工が必要とされる場合の不具合を解消することができる。
As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, according to the present invention, when detecting the pressure / friction force acting on the surface of a tool such as a mold, processing for configuring the sensor is facilitated, processing lead time is increased, and processing cost is increased. This makes it possible to eliminate problems that occur when complicated machining is required.

本発明に係る圧力・摩擦力センサ(以下単に「センサ」という。)は、鍛造や押出しや圧延等の塑性加工や、射出成形やプレス成形等の成形加工等に際し、金型等の所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とするものである。本発明に係るセンサは、前記所定の部材とは別体として構成されるとともに、この所定の部材に対して、その表面の一部を形成するように設けられる。そして、所定の部材の表面の一部を形成した状態のセンサが、所定の部材の表面に作用する圧力や摩擦力をこの表面とともに受けることにより、所定の部材の表面に作用する圧力や摩擦力が検出される。
以下、本発明に係るセンサについての実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、センサが設けられる前記所定の部材を、鍛造等に用いられる金型とする。
The pressure / friction force sensor (hereinafter simply referred to as “sensor”) according to the present invention is a predetermined member such as a mold during plastic processing such as forging, extrusion, or rolling, or molding processing such as injection molding or press molding. The detection target is at least one of pressure and frictional force acting on the surface. The sensor according to the present invention is configured as a separate body from the predetermined member, and is provided to form a part of the surface of the predetermined member. The sensor in a state in which a part of the surface of the predetermined member is formed receives pressure and frictional force acting on the surface of the predetermined member together with this surface, so that the pressure and frictional force acting on the surface of the predetermined member are obtained. Is detected.
Hereinafter, embodiments of the sensor according to the present invention will be described. In the following description, the predetermined member provided with the sensor is a mold used for forging or the like.

本発明に係るセンサの第一実施形態について説明する。
図1〜図3に示すように、本実施形態に係るセンサ1は、金型の表面(以下「金型表面」という。)10に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする。すなわち、センサ1は、金型表面10に作用する圧力および摩擦力のいずれかを検出することができることに加え、圧力および摩擦力の両者を同時に検出することができるものである。
センサ1は、基部2と、梁部3と、薄板部4と、ひずみゲージ5とを備える。
A first embodiment of a sensor according to the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the sensor 1 according to the present embodiment uses at least one of pressure and frictional force acting on the surface of a mold (hereinafter referred to as “mold surface”) 10 as a detection target. That is, the sensor 1 can detect both pressure and friction force in addition to detecting either pressure or friction force acting on the mold surface 10.
The sensor 1 includes a base portion 2, a beam portion 3, a thin plate portion 4, and a strain gauge 5.

基部2は、板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面6を介して前記検出対象の作用を受ける。
本実施形態では、基部2は、円板状の部分として形成される。つまり、基部2は、互いに略平行な円形状の平面部を有し、その一側の平面部が、受け面6となる。
The base 2 is a plate-like part and receives the action of the detection target via a receiving surface 6 formed on one plate surface side.
In the present embodiment, the base portion 2 is formed as a disk-shaped portion. That is, the base portion 2 has circular plane portions that are substantially parallel to each other, and the flat portion on one side thereof serves as the receiving surface 6.

なお、本実施形態では、基部2は、円板状の部分であるが、これに限定されるものではない。基部2は、一側の板面が受け面6となる板状の部分であればよい。したがって、基部2は、例えば矩形板状の部分等、他の板状の部分であってもよい。
以下の説明では、基部2において受け面6が設けられる側(図2において上側)を、センサ1における上側とし、その反対側(図2において下側)を下側とする。
In addition, in this embodiment, although the base 2 is a disk-shaped part, it is not limited to this. The base 2 may be a plate-like portion whose one side plate surface becomes the receiving surface 6. Accordingly, the base 2 may be another plate-like portion such as a rectangular plate-like portion.
In the following description, the side where the receiving surface 6 is provided in the base 2 (upper side in FIG. 2) is the upper side of the sensor 1, and the opposite side (lower side in FIG. 2) is the lower side.

梁部3は、基部2における他方の板面側(下側)から突出され、基部2の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素であるビーム7を有する。
本実施形態では、梁部3は、一対のビーム7を有する。図2および図3に示すように、各ビーム7は、それぞれ基部2における受け面6と反対側の面である裏側面8から下方に向けて突出形成される矩形板状の部分である。一対のビーム7は、円形状の裏側面8の略中央部において、裏側面8の中心位置に対して略対称(図示では略左右対称)に設けられる。
The beam portion 3 has a beam 7 that is at least a pair of beam elements protruding from the other plate surface side (lower side) of the base portion 2 and provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion 2.
In the present embodiment, the beam portion 3 has a pair of beams 7. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, each beam 7 is a rectangular plate-like portion that protrudes downward from a back side surface 8 that is a surface opposite to the receiving surface 6 in the base portion 2. The pair of beams 7 are provided substantially symmetrically (substantially left-right symmetrically in the drawing) with respect to the center position of the rear side surface 8 at a substantially central portion of the circular rear side surface 8.

また、本実施形態では、梁部3を構成する一対のビーム7は、基部2からの突出方向が互いに略平行である。
すなわち、前記のとおりそれぞれ板状の部分である一対のビーム7は、互いの板面同士を略平行に対向させた状態で設けられる。したがって、各ビーム7は、基部2の板面(裏側面8)から略垂直方向に突出する部分となる。
In the present embodiment, the pair of beams 7 constituting the beam portion 3 are substantially parallel to each other in the protruding direction from the base portion 2.
That is, as described above, the pair of beams 7 that are plate-like portions are provided in a state in which the plate surfaces face each other substantially in parallel. Accordingly, each beam 7 is a portion protruding in a substantially vertical direction from the plate surface (back side surface 8) of the base 2.

なお、本実施形態では、梁部3を構成する一対のビーム7は、互いに略平行に設けられる板状の部分として形成されているが、これに限定されるものではない。一対のビーム7は、基部2の中心位置に対して略対称に設けられる梁要素であればよい。したがって、ビーム7は、例えば棒状等、他の形状を有する梁要素であってもよい。   In the present embodiment, the pair of beams 7 constituting the beam portion 3 are formed as plate-like portions provided substantially parallel to each other, but the present invention is not limited to this. The pair of beams 7 may be beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion 2. Therefore, the beam 7 may be a beam element having another shape such as a rod shape.

薄板部4は、基部2と略平行の板状の部分であり、一対のビーム7の先端部同士を連結する。
薄板部4は、前記のとおり互いに略平行に設けられる板状の部分である一対のビーム7の先端部(下端部)同士の間において、基部2に対して略平行に架設された状態となる板状の部分として形成される。したがって、薄板部4は、基部2(の裏側面8)および一対のビーム7とともに、上下方向を長手方向とする長方形状の窓部(貫通孔部)を形成する。言い換えると、基部2の裏側面8と、両ビーム7の対向する内側面と、薄板部4の上側面とにより、長方形状の貫通空間が形成される。
The thin plate portion 4 is a plate-like portion substantially parallel to the base portion 2, and connects the tip portions of the pair of beams 7.
As described above, the thin plate portion 4 is in a state of being laid substantially parallel to the base portion 2 between the distal end portions (lower end portions) of the pair of beams 7 which are plate-like portions provided substantially parallel to each other. It is formed as a plate-like part. Therefore, the thin plate part 4 forms a rectangular window part (through-hole part) whose longitudinal direction is the longitudinal direction together with the base part 2 (the back side face 8) and the pair of beams 7. In other words, a rectangular penetrating space is formed by the back side surface 8 of the base portion 2, the inner side surfaces of the beams 7 facing each other, and the upper side surface of the thin plate portion 4.

また、本実施形態では、薄板部4は、図3に示すように、一対のビーム7に対して、矩形板状であるビーム7の短手方向(図3における上下方向)略中央部同士を連結するように設けられる。したがって、図3に示すように、センサ1の底面視においては、薄板部4と一対のビーム7とにより略H形状が形成される。以下では、センサ1において、その底面、つまり薄板部4と一対のビーム7とにより形成される略H形状となる端面を、先端面9とする。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the thin plate portion 4 has a substantially central portion between the pair of beams 7 in the short direction (vertical direction in FIG. 3) of the beam 7 having a rectangular plate shape. Provided to connect. Therefore, as shown in FIG. 3, when the sensor 1 is viewed from the bottom, the thin plate portion 4 and the pair of beams 7 form a substantially H shape. Hereinafter, in the sensor 1, a bottom surface thereof, that is, an end surface having a substantially H shape formed by the thin plate portion 4 and the pair of beams 7 is referred to as a front end surface 9.

ひずみゲージ5は、その少なくとも一部が薄板部4に位置するように設けられる。
本実施形態のセンサ1は、二つのひずみゲージ5を有する。各ひずみゲージ5は、梁部3を構成する各ビーム7と薄板部4との連結部分近傍に設けられる。これらのひずみゲージ5は、先端面9に対して、接着剤等が用いられて貼り付けられることにより設けられる。また、二つのひずみゲージ5は、センサ1において、薄板部4の長手方向、つまり一対のビーム7が対向する方向(図2および図3における左右方向)について、中心位置に対して略対称に設けられる。
The strain gauge 5 is provided so that at least a part thereof is positioned on the thin plate portion 4.
The sensor 1 of the present embodiment has two strain gauges 5. Each strain gauge 5 is provided in the vicinity of a connecting portion between each beam 7 constituting the beam portion 3 and the thin plate portion 4. These strain gauges 5 are provided by being attached to the distal end surface 9 using an adhesive or the like. Further, in the sensor 1, the two strain gauges 5 are provided substantially symmetrically with respect to the center position in the longitudinal direction of the thin plate portion 4, that is, the direction in which the pair of beams 7 are opposed (the left-right direction in FIGS. 2 and 3). It is done.

したがって、本実施形態では、図2および図3に示すように、二つのひずみゲージ5は、先端面9における薄板部4と各ビーム7との連結部分近傍として、先端面9における薄板部4の部分と各ビーム7の部分とにまたがるような位置に貼設される。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the two strain gauges 5 are arranged in the vicinity of the connecting portion between the thin plate portion 4 and the respective beams 7 on the tip end surface 9. It sticks in the position which straddles a part and the part of each beam 7. FIG.

ひずみゲージ5としては、電気抵抗型のものや圧電素子を利用したもの等が用いられる。各ひずみゲージ5は、ケーブル(リード線)を介して、アンプや出力部等を備えた周知の測定装置(図示略)に接続される。   As the strain gauge 5, an electric resistance type or a piezoelectric element is used. Each strain gauge 5 is connected via a cable (lead wire) to a known measuring device (not shown) including an amplifier, an output unit, and the like.

なお、本実施形態のセンサ1は、二つのひずみゲージ5を備え、これらが先端面9に貼り付けられる構成を備えるが、これに限定されるものではない。ひずみゲージ5は、基部2の受け面6に圧力や摩擦力が作用することによる、梁部3を介する薄板部4の変形(力学的ひずみ)を検出することができるように設けられればよい。したがって、ひずみゲージ5は、前記のような薄板部4の変形を検出することができる構成であれば、設けられる枚数や接続方法などは特に限定されず周知のひずみゲージ構成を用いることができる。また、ひずみゲージ5は、薄板部4の上側面(先端面9と反対側の面)に設けられてもよい。   In addition, although the sensor 1 of this embodiment is provided with the two strain gauges 5 and these are affixed on the front end surface 9, it is not limited to this. The strain gauge 5 should just be provided so that the deformation | transformation (mechanical distortion) of the thin plate part 4 via the beam part 3 by a pressure and a frictional force acting on the receiving surface 6 of the base 2 may be detected. Therefore, the strain gauge 5 is not particularly limited as long as the strain gauge 5 can detect the deformation of the thin plate portion 4 as described above, and a known strain gauge configuration can be used. Further, the strain gauge 5 may be provided on the upper surface (the surface opposite to the tip surface 9) of the thin plate portion 4.

これらの構成を備えるセンサ1においては、基部2と梁部3と薄板部4とが一体の構造物として構成される。つまり、センサ1を構成する基部2、梁部3、および薄板部4の各部については、一体の部材に対してワイヤーカット等の放電加工や切削加工等が用いられることにより、前記各部の形状(以下「センサ形状」という。)が形成され、一体構造物としてのセンサ1の本体(以下「センサ本体」という。)が構成される。そして、このセンサ本体に対して、先端面9にひずみゲージ5が貼り付けられることにより、センサ1が構成される。   In the sensor 1 having these configurations, the base 2, the beam 3, and the thin plate 4 are configured as an integral structure. That is, for each part of the base 2, the beam part 3, and the thin plate part 4 constituting the sensor 1, the shape of each part ( (Hereinafter referred to as “sensor shape”) is formed, and the body of the sensor 1 (hereinafter referred to as “sensor body”) as an integral structure is formed. And the sensor 1 is comprised by affixing the strain gauge 5 to the front end surface 9 with respect to this sensor main body.

センサ本体を構成する材料としては、例えば、センサ1が設けられる金型を構成する材料と同じ材料が用いられる。ただし、センサ本体を構成する材料は、ワークの成形に際して金型表面10に作用する圧力や摩擦力に耐え得るものであり、金型を構成する材料との熱膨張率の差が比較的小さく、センサ形状を形成するための加工が可能なものであれば、特に限定されるものではない。   As the material constituting the sensor body, for example, the same material as that constituting the mold on which the sensor 1 is provided is used. However, the material constituting the sensor body can withstand the pressure and frictional force acting on the mold surface 10 during the molding of the workpiece, and the difference in thermal expansion coefficient from the material constituting the mold is relatively small. There is no particular limitation as long as processing for forming the sensor shape is possible.

以上の構成を備えるセンサ1が、金型に対して、受け面6が、金型表面10の一部を形成するように設けられる。   The sensor 1 having the above configuration is provided such that the receiving surface 6 forms a part of the mold surface 10 with respect to the mold.

センサ1の金型に対する取付け構成について、図4を用いて説明する。
図4(a)は、センサ1の金型11に対する分解状態を示す図、同図(b)は、センサ1の金型11に対する装着状態を示す図である。
A configuration for mounting the sensor 1 to the mold will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is a diagram illustrating a disassembled state of the sensor 1 with respect to the mold 11, and FIG. 4B is a diagram illustrating a mounted state of the sensor 1 with respect to the mold 11.

図4(a)に示すように、センサ1の金型11に対する取付けに際しては、金型11に、センサ1が取り付けられるための穴部12が設けられる。本実施形態では、センサ1は、金型11の穴部12に対して、圧入されることにより取り付けられる。   As shown in FIG. 4A, when the sensor 1 is attached to the mold 11, a hole 12 for attaching the sensor 1 is provided in the mold 11. In the present embodiment, the sensor 1 is attached by being press-fitted into the hole 12 of the mold 11.

すなわち、センサ1の穴部12に対する圧入に際しては、基部2の部分が穴部12に対する圧入部分となる。したがって、穴部12は、その開口側端部(金型表面10側端部)に、基部2の形状に沿う圧入面部12aを有する。かかる構成において、センサ1が、穴部12対して梁部3の先端側から挿入されるとともに、基部2の部分が、圧入面部12aに対して圧入されることで、基部2が圧入面部12aに対して係合した状態となる。これにより、センサ1が、金型11に対して固定された状態で取り付けられる。   That is, when the sensor 1 is press-fitted into the hole 12, the portion of the base 2 becomes a press-fitted portion into the hole 12. Therefore, the hole portion 12 has a press-fit surface portion 12 a that follows the shape of the base portion 2 at the opening side end portion (end portion on the mold surface 10 side). In such a configuration, the sensor 1 is inserted into the hole portion 12 from the distal end side of the beam portion 3, and the base portion 2 is press-fitted into the press-fit surface portion 12a, so that the base portion 2 is inserted into the press-fit surface portion 12a. It will be in the state engaged with. Thereby, the sensor 1 is attached in a state of being fixed to the mold 11.

また、穴部12における圧入面部12a以外の部分(以下「穴部分」という。)は、少なくとも次のような大きさ・形状を有する。すなわち、穴部12における穴部分には、センサ本体の梁部3および薄板部4、ならびにひずみゲージ5が位置した状態となる。センサ本体の各部においては、受け面6が圧力や摩擦力の作用を受けることにより、たわみ等の変形が生じる。かかるセンサ本体の各部の変形が、ひずみゲージ5によって検出されることにより、金型表面10に作用する圧力・摩擦力が検出される。したがって、穴部12の穴部分は、受け面6に圧力等が作用することによる梁部3や薄板部4等の変形が妨げられない程度の空間が確保されるような大きさ・形状を有する。   Further, a portion of the hole 12 other than the press-fit surface portion 12a (hereinafter referred to as “hole portion”) has at least the following size and shape. That is, the beam portion 3 and the thin plate portion 4 and the strain gauge 5 of the sensor main body are located in the hole portion in the hole portion 12. In each part of the sensor main body, deformation such as deflection occurs due to the receiving surface 6 receiving the action of pressure and frictional force. The deformation of each part of the sensor main body is detected by the strain gauge 5, whereby the pressure / friction force acting on the mold surface 10 is detected. Therefore, the hole portion of the hole portion 12 has such a size and shape as to ensure a space that does not hinder the deformation of the beam portion 3 and the thin plate portion 4 due to the pressure or the like acting on the receiving surface 6. .

このように、センサ1が基部2を介して金型11の穴部12に対して圧入されることにより、図4(b)に示すように、センサ1が金型11に対して取り付けられた状態となる。かかる状態においては、基部2の上面となる受け面6が、金型表面10の一部を形成する状態となる。言い換えると、センサ1が金型11に対して圧入された状態においては、受け面6が、金型表面10における平面部分に対して面一状態となる。   Thus, the sensor 1 is attached to the mold 11 as shown in FIG. 4B by press-fitting the sensor 1 into the hole 12 of the mold 11 through the base 2. It becomes a state. In such a state, the receiving surface 6 serving as the upper surface of the base portion 2 is in a state of forming a part of the mold surface 10. In other words, when the sensor 1 is press-fitted into the mold 11, the receiving surface 6 is flush with the planar portion of the mold surface 10.

穴部12に対して圧入されることで金型11に対して固定されるセンサ1は、金型11に対して着脱可能となる。
具体的には、金型11に設けられる穴部12は、貫通穴として形成される。つまり、穴部12は、金型表面10側と反対側にも開口するように形成される。そして、金型11に圧入された状態のセンサ1は、次のようにして金型11から取り外される。すなわち、金型11に圧入された状態のセンサ1が、穴部12における金型表面10側と反対側の開口部から、例えば基部2の裏側面8を介して押圧される。これにより、センサ1が穴部12の金型表面10側に押し出され、センサ1の圧入部分となる基部2の圧入面部12aに対する係合が解除され、センサ1が金型11から取り外される。このように、本実施形態のセンサ1は、金型11に対して着脱可能に構成される。
The sensor 1 fixed to the mold 11 by being press-fitted into the hole 12 can be attached to and detached from the mold 11.
Specifically, the hole 12 provided in the mold 11 is formed as a through hole. That is, the hole 12 is formed so as to open also on the side opposite to the mold surface 10 side. And the sensor 1 of the state press-fit in the metal mold | die 11 is removed from the metal mold | die 11 as follows. That is, the sensor 1 in a state of being press-fitted into the mold 11 is pressed through, for example, the back side surface 8 of the base portion 2 from the opening portion of the hole portion 12 opposite to the mold surface 10 side. As a result, the sensor 1 is pushed out to the mold surface 10 side of the hole 12, the engagement with the press-fitting surface portion 12 a of the base 2 that is a press-fitting portion of the sensor 1 is released, and the sensor 1 is removed from the mold 11. Thus, the sensor 1 of this embodiment is configured to be detachable from the mold 11.

なお、本実施形態では、センサ1の金型11に対する取付け方法(固定方法)は、センサ1の金型11に対する圧入であるが、これに限定されるものではない。センサ1の金型11に対する取付け方法(固定方法)としては、圧入のほか、例えば、溶接やボルト等による締結等が考えられる。   In the present embodiment, the attachment method (fixing method) of the sensor 1 to the mold 11 is press-fitting to the mold 11 of the sensor 1, but is not limited to this. As a method of attaching the sensor 1 to the mold 11 (fixing method), for example, welding or fastening with a bolt or the like can be considered in addition to press-fitting.

このようにして金型11に設けられるセンサ1における圧力および摩擦力の検出原理について、図5および図6を用いて説明する。
図5(a)は、圧力の検出原理についての説明図、同図(b)は、摩擦力の検出原理についての説明図である。なお、図5では、センサ本体については断面を示している。また、図6(a)は、平板長さ(mm)と圧力ひずみ(με)との関係を表すグラフの一例を示す図、同図(b)は、平板長さ(mm)と摩擦力ひずみ(με)との関係を表すグラフの一例を示す図である。
Thus, the detection principle of the pressure and frictional force in the sensor 1 provided in the metal mold | die 11 is demonstrated using FIG. 5 and FIG.
FIG. 5A is an explanatory diagram of the pressure detection principle, and FIG. 5B is an explanatory diagram of the friction force detection principle. FIG. 5 shows a cross section of the sensor body. FIG. 6A shows an example of a graph showing the relationship between the plate length (mm) and the pressure strain (με), and FIG. 6B shows the plate length (mm) and the frictional force strain. It is a figure which shows an example of the graph showing the relationship with ((micro | micron | mu)).

ここで、図6に示すグラフについて「平板長さ」とは、ひずみゲージ5が設けられる先端面9における、ビーム7間にて薄板部4が架設される方向(以下「平板長さ方向」という。)の位置を示すものである。つまり、ここでの「平板長さ」とは、図3に示すように、先端面9における平板長さ方向(図3における左右方向)についての一側(図3では左側)の端部(基準線O1参照)を基準(0mm)とする他側(図3では右側)の端部(基準線O2参照)にかけての長さである。この平板長さにより、先端面9における平板長さ方向の位置が特定される。したがって、図6に示される各グラフは、先端面9における平板長さ方向の位置と、その位置におけるひずみの大きさ(ひずみ量)との関係を示すものとなる。本例では、センサ1における平板長さは、全長11mmである。
また、図5においては、説明の便宜上、本実施形態のセンサ1が備える二つのひずみゲージ5について、左側に示す一方のひずみゲージ5を「ひずみゲージ5a」とし、右側に示す他方のひずみゲージ5を「ひずみゲージ5b」とする。
Here, with respect to the graph shown in FIG. 6, the “flat plate length” is the direction in which the thin plate portion 4 is laid between the beams 7 on the tip surface 9 where the strain gauge 5 is provided (hereinafter referred to as “flat plate length direction”). .) Is indicated. In other words, the “flat plate length” here, as shown in FIG. 3, is one end (left side in FIG. 3) of one end (reference) in the flat plate length direction (left and right direction in FIG. 3) of the tip surface 9. This is the length to the end (see the reference line O2) on the other side (right side in FIG. 3) with the reference (0 mm) as the reference (0 mm). By this flat plate length, the position of the front end surface 9 in the flat plate length direction is specified. Therefore, each graph shown in FIG. 6 shows the relationship between the position of the front end surface 9 in the length direction of the flat plate and the magnitude of strain (strain amount) at that position. In this example, the flat plate length in the sensor 1 is 11 mm in total length.
In FIG. 5, for convenience of explanation, regarding the two strain gauges 5 included in the sensor 1 of the present embodiment, one strain gauge 5 shown on the left side is referred to as “strain gauge 5 a”, and the other strain gauge 5 shown on the right side. Is “strain gauge 5b”.

図5(a)に示すように、金型11に対して設けられた状態のセンサ1について、その基部2の受け面6に対して略垂直方向に(上方から)ある大きさの圧力(矢印A1参照)が作用したとする。この場合、基部2は、下側に向けて凸となるようにたわみ変形する。この基部2の変形を受けて、両ビーム7が、それぞれ外側に向けて凸となるように、同程度の割合でたわみ変形する。   As shown in FIG. 5 (a), for the sensor 1 in a state provided with respect to the mold 11, a certain amount of pressure (from the top) in the direction substantially perpendicular to the receiving surface 6 of the base portion 2 (from the top) (See A1). In this case, the base portion 2 is bent and deformed so as to protrude downward. In response to the deformation of the base portion 2, both the beams 7 are bent and deformed at a similar rate so as to be convex outward.

これにともない、両ビーム7を連結する部分である薄板部4は、この両ビーム7のひずみ変形による影響を、平板長さ方向について中心位置に対して略対称に受ける。結果として、先端面9において平板長さ方向について中心位置に対して略対称(以下単に「略左右対称」という。)に設けられる両ひずみゲージ5a、5bから、ひずみ量についての同程度の出力が得られる。   Accordingly, the thin plate portion 4 which is a portion connecting the both beams 7 receives the influence of strain deformation of both beams 7 substantially symmetrically with respect to the center position in the plate length direction. As a result, the same amount of strain output is obtained from both strain gauges 5a and 5b provided substantially symmetrically (hereinafter simply referred to as “substantially left-right symmetric”) with respect to the center position in the flat plate length direction on the front end surface 9. can get.

このように、センサ1の受け面6に対して圧力が作用した場合における、平板長さとひずみ量(圧力ひずみのひずみ量)との関係の一例が、図6(a)に示すグラフである。
図6(a)に示すグラフは、受け面6に対して、図5(a)における矢印A1の方向に1000MPaの圧力が負荷された場合における、CAE(Computer Aided Engineering)による計算結果に基づく、平板長さとひずみ量との関係を示すものである。
Thus, an example of the relationship between the flat plate length and the strain amount (strain amount of pressure strain) when pressure acts on the receiving surface 6 of the sensor 1 is a graph shown in FIG.
The graph shown in FIG. 6A is based on a calculation result by CAE (Computer Aided Engineering) when a pressure of 1000 MPa is applied to the receiving surface 6 in the direction of the arrow A1 in FIG. This shows the relationship between the plate length and strain.

図6(a)からわかるように、センサ1の受け面6に対して圧力が作用した場合におけるひずみ量についてのグラフは、先端面9における平板長さ方向についての中心位置(本例では平板長さが5.5mmの位置)に対して略対称となっている。つまり、圧力ひずみについては、先端面9における平板長さ方向について中心位置に対して略対称な位置では、ひずみ量が略同じ値となる。   As can be seen from FIG. 6A, the graph of the strain amount when pressure is applied to the receiving surface 6 of the sensor 1 is the center position in the flat plate length direction on the tip surface 9 (in this example, the flat plate length). Is substantially symmetrical with respect to the position of 5.5 mm. That is, with respect to the pressure strain, the amount of strain is substantially the same at a position that is substantially symmetric with respect to the center position in the flat plate length direction on the distal end surface 9.

具体的には、受け面6に対して圧力が負荷された場合である本例においては、先端面9における平板長さ方向についての両端部(0mmの位置、および11mmの位置)から2mm程度内側の位置(約2mmの位置、および約9mmの位置)までは、ひずみ量が、約100μεから、負の値のひずみ量(縮み量)として徐々に大きくなって−2000με程度となっている。そして、その間の中間部分(約2〜9mmの範囲)については、ひずみ量が、−2000με程度で略一定の値となっている。   Specifically, in this example, which is a case where pressure is applied to the receiving surface 6, about 2 mm inside from both ends (0 mm position and 11 mm position) in the length direction of the flat plate on the tip surface 9. Up to the position (position of about 2 mm and position of about 9 mm), the strain amount gradually increases from about 100 με as a negative strain amount (shrinkage amount) to about −2000 με. And about the intermediate | middle part (range of about 2-9 mm) in the meantime, the distortion | strain amount is a substantially constant value at about -2000microepsilon.

このように、圧力ひずみのひずみ量については、略左右対称に設けられる両ひずみゲージ5a、5bから同程度の出力が得られることが、CAEを用いた計算結果によってもわかっている。   As described above, it is known from the calculation result using the CAE that the same amount of output can be obtained from the two strain gauges 5a and 5b provided substantially symmetrically with respect to the strain amount of the pressure strain.

一方、図5(b)に示すように、金型11に対して設けられた状態のセンサ1について、その基部2の受け面6に対して平板長さ方向と略平行に(左側から右側に向けて)ある大きさの摩擦力(矢印A2参照)が作用したとする。この場合、基部2は、摩擦力の上流側(左側)の部分では下側に倒れ込み、下流側(右側)の部分では上側に反るように変形する。この基部2の変形に応じて、摩擦力の上流側および下流側にそれぞれ位置する両ビーム7が、同方向に傾くように変形する。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, the sensor 1 in the state provided for the mold 11 is substantially parallel to the plate length direction with respect to the receiving surface 6 of the base 2 (from left to right). Suppose that a certain amount of frictional force (see arrow A2) is applied. In this case, the base 2 is deformed so as to fall down on the upstream side (left side) of the frictional force and to warp upward on the downstream side (right side). In accordance with the deformation of the base portion 2, both beams 7 positioned on the upstream side and the downstream side of the frictional force are deformed so as to be inclined in the same direction.

これにともない、両ビーム7を連結する部分である薄板部4は、たわみ変形し、そのひずみ量が、左側のひずみゲージ5aによって正の値のひずみ量(伸び量)として出力され、右側のひずみゲージ5bによって負の値のひずみ量(縮み量)として出力される。これら各ひずみゲージ5a、5bから得られるひずみ量についての出力は、両ひずみゲージ5a、5bが略左右対称に設けられることから、同程度の大きさ(絶対値)となる。   Along with this, the thin plate portion 4 that is a portion connecting the two beams 7 is flexibly deformed, and the strain amount is output as a positive strain amount (elongation amount) by the left strain gauge 5a. It is output as a negative strain amount (shrink amount) by the gauge 5b. The output regarding the strain amount obtained from each of the strain gauges 5a and 5b has the same magnitude (absolute value) since both strain gauges 5a and 5b are provided substantially symmetrically.

このように、センサ1の受け面6に対して摩擦力が作用した場合における、平板長さとひずみ量(摩擦力ひずみのひずみ量)との関係の一例が、図6(b)に示すグラフである。
図6(b)に示すグラフは、受け面6に対して、図5(b)における矢印A2の方向に300MPaの摩擦力が負荷された場合における、CAEによる計算結果に基づく、平板長さとひずみ量との関係を示すものである。
Thus, an example of the relationship between the plate length and the amount of strain (strain amount of frictional force strain) when the frictional force is applied to the receiving surface 6 of the sensor 1 is shown in the graph shown in FIG. is there.
The graph shown in FIG. 6B shows the plate length and strain based on the calculation results by CAE when a frictional force of 300 MPa is applied to the receiving surface 6 in the direction of arrow A2 in FIG. It shows the relationship with quantity.

図6(b)からわかるように、センサ1の受け面6に対して摩擦力が作用した場合におけるひずみ量についてのグラフは、先端面9における平板長さ方向についての中心位置(本例では平板長さが5.5mmの位置)であってひずみ量が0μεの位置に対して略点対称となっている。つまり、摩擦力ひずみについては、先端面9における平板長さ方向について中心位置に対して略対称な位置では、ひずみ量が正負が逆であって略同じ大きさの値となる。   As can be seen from FIG. 6B, the graph of the strain amount when the frictional force is applied to the receiving surface 6 of the sensor 1 is the center position in the plate length direction on the tip surface 9 (in this example, the flat plate). It is substantially point-symmetric with respect to the position where the length is 5.5 mm) and the strain amount is 0 με. That is, with respect to the frictional force strain, at a position that is substantially symmetric with respect to the center position in the flat plate length direction on the distal end surface 9, the strain amount is a value that is approximately the same, with the sign being reversed.

具体的には、受け面6に対して摩擦力が負荷された場合である本例においては、先端面9における平板長さ方向についての左端部(0mmの位置)から2mm程度の位置(約2mmの位置)までは、ひずみ量が、約0μεから、正の値のひずみ量(伸び量)として徐々に大きくなって約220μεとなっている。また、先端面9における平板長さ方向についての右端部(11mmの位置)から2mm程度の位置(約9mmの位置)までは、ひずみ量が、約0μεから、負の値のひずみ量(縮み量)として徐々に大きくなって約−220μεとなっている。そして、その間の中間部分(約2〜9mmの範囲)については、摩擦力ひずみの値が、平板長さに対して略比例関係となっており、平板長さが長くなるにつれて、約220με程度から約−220μεまで小さくなっている。したがって、本例の場合における摩擦力ひずみの値については、2mm近傍において極大となり、9mm近傍において極小となっている。   Specifically, in this example, which is a case where a frictional force is applied to the receiving surface 6, a position about 2 mm (about 2 mm) from the left end (0 mm position) in the flat plate length direction on the front end surface 9. The strain amount gradually increases from about 0 με to a positive value strain amount (elongation amount) up to about 220 με. Further, from the right end (11 mm position) in the flat plate length direction on the tip surface 9 to a position of about 2 mm (position of about 9 mm), the strain amount is from about 0 με to a negative strain amount (contraction amount). ) Gradually increases to about −220 με. And about the intermediate part (range of about 2-9 mm) in the meantime, the value of frictional force distortion has a substantially proportional relationship with the flat plate length, and from about 220 με as the flat plate length increases. It is as small as about −220 με. Therefore, the value of the frictional force strain in this example is a maximum near 2 mm and a minimum near 9 mm.

このように、摩擦力ひずみのひずみ量については、略左右対称に設けられる両ひずみゲージ5a、5bから正負が逆であって同程度の大きさの出力が得られることが、CAEを用いた計算結果によってもわかっている。   As described above, with respect to the strain amount of the frictional force strain, it is calculated using CAE that outputs of the same magnitude can be obtained from both strain gauges 5a and 5b provided substantially symmetrically. We know from the results.

これらの圧力および摩擦力それぞれについてのひずみ量と平板長さとの関係に基づき、略左右対称に設けられる両ひずみゲージ5a、5bの出力から、次のようにして圧力および摩擦力が検出される。   Based on the relationship between the strain amount and the flat plate length for each of these pressures and frictional forces, the pressures and frictional forces are detected from the outputs of the two strain gauges 5a and 5b provided substantially symmetrically as follows.

すなわち、圧力の検出に際しては、二つのひずみゲージ5a、5bの出力の和が取られる。つまり、両ひずみゲージ5a、5bの出力の和が取られることにより、前記のとおり正負が逆であって同程度の大きさの出力となる摩擦力についてのひずみ量が相殺され、圧力についてのひずみ量が検出される。
また、摩擦力の検出に際しては、二つのひずみゲージ5a、5bの出力の差が取られる。つまり、両ひずみゲージ5a、5bの出力の差が取られることにより、前記のとおり同程度の出力となる圧力についてのひずみ量が相殺され、摩擦力についてのひずみ量が検出される。
That is, when detecting the pressure, the sum of the outputs of the two strain gauges 5a and 5b is taken. That is, by summing the outputs of both strain gauges 5a and 5b, the amount of strain for the frictional force that is opposite in polarity and output of the same magnitude is canceled as described above, and the strain for pressure is offset. The amount is detected.
Further, when detecting the frictional force, the difference between the outputs of the two strain gauges 5a and 5b is taken. That is, by taking the difference between the outputs of the two strain gauges 5a and 5b, the strain amount for the pressure having the same level of output is canceled as described above, and the strain amount for the friction force is detected.

このように、金型11に設けられた状態のセンサ1によって検出される圧力および摩擦力が、金型表面10に作用する圧力および摩擦力として検出される。つまり、センサ1によれば、金型表面10に作用する圧力および摩擦力が同時に検出され得る。   Thus, the pressure and friction force detected by the sensor 1 provided in the mold 11 are detected as pressure and friction force acting on the mold surface 10. That is, according to the sensor 1, the pressure and frictional force acting on the mold surface 10 can be detected simultaneously.

以上のように、本実施形態においては、金型表面10に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法として、受け面6を介して圧力・摩擦力の作用を受ける基部2と、一対のビーム7を有する梁部3と、一対のビーム7同士を連結する薄板部4と、二つのひずみゲージ5とを備えるセンサ1が用いられる。そして、金型11に、センサ1が取り付けられるための穴部12が設けられ、この穴部12に、センサ1が、受け面6が金型表面10の一部を形成するように設けられる。これにより、受け面6に圧力・摩擦力が作用することによる、梁部3を介する薄板部4の変形が、ひずみゲージ5によって検出され、金型表面10に作用する圧力・摩擦力が検出される。   As described above, in the present embodiment, as a pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on the mold surface 10, the action of pressure / friction force via the receiving surface 6 is performed. A sensor 1 is used that includes a base 2 that receives the beam, a beam 3 having a pair of beams 7, a thin plate 4 that couples the pair of beams 7, and two strain gauges 5. A hole 12 for mounting the sensor 1 is provided in the mold 11, and the sensor 1 is provided in the hole 12 so that the receiving surface 6 forms a part of the mold surface 10. As a result, the deformation of the thin plate portion 4 via the beam portion 3 due to the pressure / friction force acting on the receiving surface 6 is detected by the strain gauge 5, and the pressure / friction force acting on the mold surface 10 is detected. The

本実施形態のセンサ1によれば、金型表面10に作用する圧力・摩擦力の検出に際し、センサ1を構成するための加工が容易となり、加工リードタイムが長くなることや加工コストが高くなること等の、複雑な加工が必要とされる場合の不具合を解消することができる。   According to the sensor 1 of the present embodiment, when detecting the pressure / friction force acting on the mold surface 10, the processing for configuring the sensor 1 is facilitated, the processing lead time is increased, and the processing cost is increased. This makes it possible to eliminate problems that occur when complicated machining is required.

すなわち、本実施形態のセンサ1によれば、金型11に対してセンサを設けるに際して、センサ形状を形成するために、金型11に対して直接加工を施す必要がなくなり、センサ1を構成するための加工が容易となる。
具体的には、本実施形態のセンサ1においては、例えば、センサ形状について基部2と梁部3と薄板部4とにより形成される窓部(貫通孔部)を設けるに際しては、ワイヤーカットを用いることによる加工が可能となる。このため、従来のような複雑な放電加工が不要となり、加工リードタイムを短縮することができる。また、簡単な加工方法による加工が可能となったため、加工コストを低くすることができる。
That is, according to the sensor 1 of the present embodiment, when the sensor is provided on the mold 11, it is not necessary to directly process the mold 11 to form the sensor shape, and the sensor 1 is configured. Therefore, it becomes easy to process.
Specifically, in the sensor 1 of the present embodiment, for example, when a window portion (through hole portion) formed by the base portion 2, the beam portion 3, and the thin plate portion 4 is provided for the sensor shape, a wire cut is used. It becomes possible to process. For this reason, the complicated electric discharge machining like the conventional one becomes unnecessary, and the machining lead time can be shortened. Moreover, since processing by a simple processing method is possible, processing costs can be reduced.

また、本実施形態のセンサ1は、金型11とは別体として構成されるため、センサ形状についての加工後の寸法精度(加工精度)の計測・確認が容易となる。これにより、センサ形状についての精度を向上することができる。また、同じくセンサ1が金型11とは別体として構成されることから、センサ本体についてのセンサ形状の加工後における、センサ本体に対するひずみゲージ5の貼付けが容易となる。
また、本実施形態のセンサ1によれば、センサ形状を形成するために金型11に対して直接加工を施す必要がなくなることから、金型11に対する不要な加工が施されることによる不良品の発生が防止できる。
Moreover, since the sensor 1 of this embodiment is comprised separately from the metal mold | die 11, the measurement and confirmation of the dimensional accuracy (processing accuracy) after a process about a sensor shape become easy. Thereby, the precision about a sensor shape can be improved. Similarly, since the sensor 1 is configured as a separate body from the mold 11, it is easy to attach the strain gauge 5 to the sensor body after processing the sensor shape of the sensor body.
Further, according to the sensor 1 of the present embodiment, since it is not necessary to directly process the mold 11 in order to form the sensor shape, a defective product due to unnecessary processing on the mold 11 is performed. Can be prevented.

また、本実施形態のセンサ1は、金型11に対して金型表面10側から取り付けられるので、金型11において、前述した穴部12を加工により設けることができる部位であれば、センサ1を設けることができる。このため、センサ1が設けられる位置について制約が小さく、センサ1の取付け部位について高い自由度が得られる。   In addition, since the sensor 1 of this embodiment is attached to the mold 11 from the mold surface 10 side, the sensor 1 can be any part of the mold 11 where the above-described hole 12 can be provided by processing. Can be provided. For this reason, there are few restrictions about the position where the sensor 1 is provided, and a high degree of freedom can be obtained with respect to the attachment site of the sensor 1.

具体的には、例えば、図7に示すようにして、センサ1が金型11に対して設けられる。図7においては、金型11として、板状部15aとこの板状部15aの一側から突出する凸部15bとを有するワーク15の成形に用いられるものが示されている。したがって、金型11は、ワーク15に対する成形面となる金型表面10として、板状部15aの成形に用いられる平面部10Aと、凸部15bの成形に用いられる斜面部10Bおよび底面部10Cとを有する。そして、この金型表面10における平面部10A、斜面部10B、および底面部10Cのそれぞれに対して、センサ1が設けられている。つまり、金型表面10を形成する前記各部それぞれに穴部12が設けられ、各穴部12に対してセンサ1が設けられている。
このように、本実施形態のセンサ1は、金型11に対して、その金型表面10側から、穴部12の加工とともに高い自由度をもって取り付けることができる。
Specifically, for example, as shown in FIG. 7, the sensor 1 is provided for the mold 11. FIG. 7 shows a mold 11 used for molding a workpiece 15 having a plate-like portion 15a and a convex portion 15b protruding from one side of the plate-like portion 15a. Therefore, the mold 11 has a flat surface portion 10A used for forming the plate-like portion 15a, a slope portion 10B and a bottom surface portion 10C used for forming the convex portion 15b, as the mold surface 10 serving as a forming surface for the work 15. Have And the sensor 1 is provided with respect to each of the plane part 10A in this metal mold | die surface 10, the slope part 10B, and the bottom face part 10C. That is, a hole 12 is provided in each of the parts forming the mold surface 10, and the sensor 1 is provided for each hole 12.
Thus, the sensor 1 of the present embodiment can be attached to the mold 11 from the mold surface 10 side with a high degree of freedom together with the processing of the hole 12.

本発明に係るセンサの第二実施形態について説明する。なお、以下では、第一実施形態と重複する部分については、同一の符号を用いる等してその説明を省略する。
本実施形態のセンサ21は、第一実施形態のセンサ1に対して、圧力ひずみおよび摩擦力ひずみについて、ひずみゲージ5からの出力が向上するための形状部分を有している。ここで、圧力ひずみおよび摩擦力ひずみについて、ひずみゲージ5からの出力が大きくなることは、図6に示すグラフについての例を用いて説明すると、先端面9における平板長さの全範囲(0〜11mm)においてひずみ量がとる値の幅が大きくなることに対応する。
A second embodiment of the sensor according to the present invention will be described. In addition, below, about the part which overlaps with 1st embodiment, the description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.
The sensor 21 of the present embodiment has a shape portion for improving the output from the strain gauge 5 with respect to the pressure strain and the frictional force strain with respect to the sensor 1 of the first embodiment. Here, regarding the pressure strain and the frictional force strain, the increase in the output from the strain gauge 5 will be described using the example of the graph shown in FIG. This corresponds to an increase in the range of values taken by the strain amount at 11 mm).

したがって、図6(a)に示すように、圧力ひずみについては、受け面6に圧力が作用することによりひずみ量がとる値の幅は、圧力ひずみの値について最小の値(−2000με程度)と最大の値(約100με)との間における値の幅となる(矢印範囲B1参照)。つまり、図6(a)において矢印範囲B1で示す値の幅が大きいほど、圧力ひずみについてのひずみゲージ5からの出力が大きいということになる。
同様に、図6(b)に示すように、摩擦力ひずみについては、受け面6に摩擦力が作用することによりひずみ量がとる値の幅は、摩擦力ひずみの値について最小の値(約9mmの位置における約−220με)と最大の値(約2mmの位置における約220με)との間における値の幅となる(矢印範囲B2参照)。つまり、図6(b)において矢印範囲B2で示す値の幅が大きいほど、摩擦力ひずみについてのひずみゲージ5からの出力が大きいということになる。
Therefore, as shown in FIG. 6 (a), with respect to pressure strain, the width of the value that the strain takes when pressure is applied to the receiving surface 6 is the minimum value (about −2000 με) of the pressure strain value. The width of the value is between the maximum values (about 100 με) (see arrow range B1). That is, the larger the value indicated by the arrow range B1 in FIG. 6A, the greater the output from the strain gauge 5 for pressure strain.
Similarly, as shown in FIG. 6 (b), with respect to the frictional force strain, the width of the value taken by the amount of strain due to the frictional force acting on the receiving surface 6 is the minimum value (about approx. The width of the value is between about −220 με at a position of 9 mm and the maximum value (about 220 με at a position of about 2 mm) (see arrow range B2). That is, as the width of the value indicated by the arrow range B2 in FIG. 6B is larger, the output from the strain gauge 5 regarding the frictional force strain is larger.

そして、ひずみゲージ5からの出力については、圧力ひずみに対して摩擦力ひずみについての出力が小さいため、摩擦力ひずみについての出力の向上が望まれる。   As for the output from the strain gauge 5, since the output for the friction force strain is smaller than the pressure strain, it is desired to improve the output for the friction force strain.

そこで、図8に示すように、本実施形態に係るセンサ21は、梁部3の基部2に対する付け根部分に、ビーム7の基部2に対する、一対のビーム7の対向する方向についての曲げ剛性を低下させるための剛性低下部22を有する。   Therefore, as shown in FIG. 8, the sensor 21 according to the present embodiment reduces the bending rigidity in the direction in which the pair of beams 7 face the base 2 of the beam 7 at the base portion of the beam 3 with respect to the base 2. The rigidity reduction part 22 for making it have.

本実施形態では、剛性低下部22は、各ビーム7の基部2に対する付け根部分であって、両ビーム7の内側(対向する側)に、矩形板状の部分であるビーム7の幅方向(図8における奥行き方向)の溝部23が形成されることにより設けられている。つまり、溝部23による剛性低下部22が設けられることにより、各ビーム7の基部2に対する付け根部分において、基部2およびビーム7が部分的に板厚方向に肉薄とされることで、ビーム7の基部2に対する曲げ剛性であって、一対のビーム7の対向する方向についての曲げ剛性が低下させられる。   In this embodiment, the rigidity reduction portion 22 is a base portion of each beam 7 with respect to the base portion 2, and the width direction (see FIG. 8 in the depth direction) is formed. That is, by providing the rigidity reduction portion 22 by the groove portion 23, the base portion 2 and the beam 7 are partially thinned in the plate thickness direction at the base portion of the base portion 2 of each beam 7, whereby the base portion of the beam 7. The bending rigidity in the direction in which the pair of beams 7 face each other is reduced.

ここで、ビーム7の基部2に対する曲げ剛性が低下する方向である、一対のビーム7の対向する方向(以下「ビーム対向方向」という。)とは、図8における左右方向であり、前述した平板長さ方向に対応する方向である。つまり、このビーム対向方向は、受け面6が圧力や摩擦力の作用を受けることによって、薄板部4においてひずみを生じさせるために、ビーム7がたわんだり傾いたりすることとなる方向である。   Here, the direction in which the pair of beams 7 face each other (hereinafter referred to as “beam facing direction”), which is the direction in which the bending rigidity of the beam 7 with respect to the base 2 decreases, is the left-right direction in FIG. The direction corresponds to the length direction. That is, the beam facing direction is a direction in which the beam 7 is bent or tilted to cause distortion in the thin plate portion 4 when the receiving surface 6 receives the action of pressure or frictional force.

このように、梁部3の付け根部分に剛性低下部22が設けられることにより、摩擦力ひずみについての出力を増加させることができる。
すなわち、剛性低下部22が設けられることで、ビーム7の基部2に対する、ビーム対向方向についての曲げ剛性が低下するので、受け面6に摩擦力が作用することによってビーム7が傾く量が大きくなる。これにともない、薄板部4の変形量も大きくなり、ひずみゲージ5の出力が増加する。
Thus, the rigidity reduction part 22 is provided in the base part of the beam part 3, and the output about a frictional force distortion can be increased.
That is, since the rigidity reduction portion 22 is provided, the bending rigidity of the beam 7 with respect to the base portion 2 in the beam facing direction is reduced, so that the amount of inclination of the beam 7 is increased by the frictional force acting on the receiving surface 6. . Along with this, the deformation amount of the thin plate portion 4 also increases, and the output of the strain gauge 5 increases.

本実施形態のセンサ21が有する剛性低下部22は、第一実施形態のセンサ1に対して、放電加工やドリル等による穿孔加工等の追加工が施されることにより設けられる。
こうした梁部3の付け根部分に対する加工は、従来のようにセンサ形状を形成するための加工が金型11に対して直接行われる場合においては、刃具や電極等の加工具が金型11内に入らないことから、加工具を加工部位に対して作用させることができずに困難となる。この点、本構成においては、センサ21が金型11に対して別体であるため、梁部3の付け根部分に対する加工が容易となり、剛性低下部22が容易に設けられる。
The rigidity reduction portion 22 included in the sensor 21 of the present embodiment is provided by performing additional processing such as electric discharge machining or drilling with a drill or the like on the sensor 1 of the first embodiment.
When the processing for forming the sensor shape is performed directly on the mold 11 as in the prior art, the processing tools such as blades and electrodes are processed in the mold 11. Since it does not enter, it becomes difficult because the processing tool cannot be applied to the processing site. In this regard, in this configuration, since the sensor 21 is a separate body from the mold 11, it is easy to process the base portion of the beam portion 3, and the rigidity reduction portion 22 is easily provided.

また、剛性低下部22は、R形状を有する凹面部であることが好ましい。
すなわち、図8に示す本実施形態のセンサ21のように、剛性低下部22である溝部23は、丸孔状の部分となることが好ましい。言い換えると、剛性低下部22である溝部23は、図8に示す方向の断面視で、円弧状となる凹状部分として形成されることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the rigidity reduction part 22 is a concave-surface part which has R shape.
That is, like the sensor 21 of this embodiment shown in FIG. 8, it is preferable that the groove part 23 which is the rigidity reduction part 22 turns into a round-hole-shaped part. In other words, it is preferable that the groove part 23 which is the rigidity reduction part 22 is formed as a concave part which becomes circular arc shape in the cross-sectional view of the direction shown in FIG.

このように、剛性低下部22が、R形状を有する凹面部として形成されることにより、摩擦力ひずみについての出力を増加させるためにビーム7のビーム対向方向についての曲げ剛性を低下させるに際し、梁部3の付け根部分における強度の低下をともなうことがない。   Thus, when the rigidity reduction part 22 is formed as a concave surface part having an R shape, in order to increase the output of the frictional force strain, the bending rigidity of the beam 7 in the beam facing direction is reduced. There is no reduction in strength at the base of the portion 3.

R形状を有する凹面部としての剛性低下部22(溝部23)が設けられることによる効果について、剛性低下部22を有しない構成との比較により、図9を用いて説明する。
図9においては、説明の便宜上、中心線C1より左側の部分は、センサが剛性低下部22を有する場合(本実施形態のセンサ21に対応)を示しており、中心線C1より右側の部分は、センサが剛性低下部を有しない場合(第一実施形態のセンサ1に対応)を示している。また、図9(a)は、受け面6に力が作用していない状態を示しており、同図(b)は、受け面6に摩擦力が作用した状態を示している。
The effect obtained by providing the rigidity reduction portion 22 (groove portion 23) as a concave surface portion having an R shape will be described with reference to FIG. 9 by comparison with a configuration without the rigidity reduction portion 22.
In FIG. 9, for convenience of explanation, the portion on the left side of the center line C1 shows the case where the sensor has the rigidity reduction portion 22 (corresponding to the sensor 21 of the present embodiment), and the portion on the right side of the center line C1 is The case where the sensor does not have the rigidity reduction portion (corresponding to the sensor 1 of the first embodiment) is shown. FIG. 9A shows a state in which no force is applied to the receiving surface 6, and FIG. 9B shows a state in which a frictional force is applied to the receiving surface 6.

梁部3の付け根部分において、受け面6に摩擦力が作用することによる応力が最大となる部位(以下「応力最大部位」という。)は、剛性低下部22が設けられることにより、受け面6側へと移ることとなる。
すなわち、図9(a)に示すように、上下方向における応力最大部位の位置について、剛性低下部22が設けられない場合においては、応力最大部位の位置は、基部2の裏側面8の位置(一点鎖線D1参照)となる。一方、剛性低下部22が設けられる場合においては、応力最大部位の位置は、溝部23の上端位置(一点鎖線D2参照)となる。つまり、溝部23による剛性低下部22が設けられることにより、その溝部23が形成された分だけ(矢印D3参照)、応力最大部位が、受け面6側に移ることとなる。
In the base portion of the beam portion 3, a portion where the stress due to the frictional force acting on the receiving surface 6 is maximized (hereinafter referred to as “stress maximum portion”) is provided by the rigidity reduction portion 22, whereby the receiving surface 6. Will move to the side.
That is, as shown in FIG. 9A, when the rigidity reduction portion 22 is not provided for the position of the maximum stress portion in the vertical direction, the position of the maximum stress portion is the position of the back side surface 8 of the base portion 2 ( (See alternate long and short dash line D1). On the other hand, when the rigidity reduction portion 22 is provided, the position of the maximum stress portion is the upper end position of the groove portion 23 (see the alternate long and short dash line D2). That is, by providing the rigidity-decreasing portion 22 by the groove portion 23, the maximum stress portion moves to the receiving surface 6 side by the amount that the groove portion 23 is formed (see arrow D3).

このように、応力最大部位が受け面6側に移ることにより、板厚減少にともなって梁部3の付け根部分における強度低下がもたらされる。この点、剛性低下部22が、R形状を有する凹面部である溝部23として設けられることにより、梁部3の付け根部分において、摩擦力が作用することによる応力集中等が防止され、強度低下分が補われる状態となり、梁部3と基部2との間における相対的な強度低下が起きないこととなる。   As described above, when the maximum stress portion moves to the receiving surface 6 side, the strength of the base portion of the beam portion 3 is reduced as the plate thickness decreases. In this respect, the rigidity reduction portion 22 is provided as the groove portion 23 which is a concave surface portion having an R shape, so that stress concentration due to the application of frictional force is prevented at the base portion of the beam portion 3, and the strength reduction portion is reduced. Will be compensated, and the relative strength reduction between the beam part 3 and the base part 2 will not occur.

一方で、梁部3の付け根部分に剛性低下部22が設けられることにより、各ビーム7のビーム対向方向についての曲げ剛性が低下し、受け面6に摩擦力が作用することによってビーム7が傾きやすく(たわみやすく)なる。
すなわち、図9(b)に示すように、受け面6に対して平板長さ方向と略平行に(右側から左側に向けて)ある大きさの摩擦力(矢印E1参照)が作用したとする。この場合、ビーム7の、受け面6に摩擦力が作用していない状態からの傾き(たわみ)は、剛性低下部22が設けられない場合における大きさ(角度θ1参照)に比べて、剛性低下部22が設けられる場合における大きさ(角度θ2参照)の方が大きくなる。つまり、剛性低下部22が設けられることにより、ビーム7の基部2に対するビーム対向方向についての曲げ剛性が低下した分、受け面6に摩擦力が作用することによるビーム7の傾きが大きくなる。
On the other hand, by providing the rigidity reduction portion 22 at the base portion of the beam portion 3, the bending rigidity of each beam 7 in the beam facing direction is reduced, and the beam 7 is tilted by the frictional force acting on the receiving surface 6. It becomes easy (flexible).
That is, as shown in FIG. 9B, it is assumed that a certain amount of frictional force (see arrow E1) acts on the receiving surface 6 substantially in parallel with the plate length direction (from the right side to the left side). . In this case, the inclination (deflection) of the beam 7 from the state in which no frictional force is applied to the receiving surface 6 is reduced in rigidity as compared with the size (see the angle θ1) when the rigidity reducing portion 22 is not provided. When the portion 22 is provided, the size (see the angle θ2) is larger. That is, by providing the rigidity reduction portion 22, the inclination of the beam 7 due to the frictional force acting on the receiving surface 6 increases as the bending rigidity of the beam 7 in the beam facing direction with respect to the base 2 decreases.

このように、剛性低下部22が設けられ、受け面6に摩擦力が作用することによるビーム7の傾き(たわみ)が大きくなることにより、摩擦力ひずみについての出力が増加することとなる。   As described above, the rigidity reduction portion 22 is provided, and the output of the frictional force strain increases as the inclination (deflection) of the beam 7 due to the frictional force acting on the receiving surface 6 increases.

以上のように、R形状を有する凹面部としての剛性低下部22が設けられることにより、梁部3の付け根部分における強度の低下をともなうことなく(強度を維持しつつ)、ビーム7のビーム対向方向についての曲げ剛性を低下させることができ、摩擦力ひずみについての出力を増加させることが可能となる。   As described above, by providing the rigidity-decreasing portion 22 as the concave portion having the R shape, the beam 7 faces the beam 7 without decreasing the strength at the base portion of the beam portion 3 (while maintaining the strength). The bending stiffness in the direction can be reduced, and the output with respect to the frictional force strain can be increased.

なお、剛性低下部22の設けられる位置や形状等は、本実施形態に限定されるものではない。
剛性低下部22が設けられる位置としては、例えば、図10に示すように、各ビーム7の基部2に対する付け根部分であって、両ビーム7の外側に、溝部23が形成されることにより設けられてもよい。
また、剛性低下部22の形状としては、本実施形態の溝部23のように、R形状を有するものに限定されず、例えば図8に示す方向の断面視において略矩形状となるような他の形状であってもよい。
さらに、剛性低下部22としては、梁部3を構成する一対のビーム7について、いずれか一方のみのビーム7に対して設けられてもよい。
In addition, the position, shape, etc. in which the rigidity reduction part 22 is provided are not limited to this embodiment.
For example, as shown in FIG. 10, the position where the rigidity reduction portion 22 is provided is a base portion of the base portion 2 of each beam 7, and is provided by forming a groove portion 23 on the outside of both beams 7. May be.
Further, the shape of the rigidity lowering portion 22 is not limited to the shape having the R shape like the groove portion 23 of the present embodiment, and other shapes such as a substantially rectangular shape in a sectional view in the direction shown in FIG. It may be a shape.
Further, as the rigidity reduction portion 22, the pair of beams 7 constituting the beam portion 3 may be provided for only one of the beams 7.

本発明に係るセンサの第三実施形態について説明する。
本実施形態のセンサ31においては、梁部3が、基部2からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有する。
A third embodiment of the sensor according to the present invention will be described.
In the sensor 31 of the present embodiment, the beam portion 3 has a shape along a cylindrical surface shape in which the protruding direction from the base portion 2 is the tube axis direction.

すなわち、図11に示すように、本実施形態のセンサ31においては、梁部3を構成する各ビーム7が、その外側面として円弧状の外周面7sを有する。そして、これら両ビーム7の外周面7sが、共通の円筒面形状に沿うように形成される。言い換えると、梁部3の外周面となる両ビーム7の外周面7sが、共通の円筒面形状の一部形状となる。したがって、図11に示すように、センサ31の底面視において、両ビーム7の外周面7sは、仮想円S1に沿う形状を有することとなる。
このようにして、本実施形態のセンサ31においては、梁部3が、基部2からの突出方向(図11における奥行き方向)を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有することとなる。
That is, as shown in FIG. 11, in the sensor 31 of the present embodiment, each beam 7 constituting the beam portion 3 has an arc-shaped outer peripheral surface 7s as an outer surface thereof. And the outer peripheral surface 7s of these both beams 7 is formed so that a common cylindrical surface shape may be followed. In other words, the outer peripheral surface 7 s of both beams 7 that becomes the outer peripheral surface of the beam portion 3 has a partial shape of a common cylindrical surface shape. Therefore, as shown in FIG. 11, in the bottom view of the sensor 31, the outer peripheral surfaces 7s of both beams 7 have a shape along the virtual circle S1.
Thus, in the sensor 31 of the present embodiment, the beam portion 3 has a shape along the cylindrical surface shape in which the protruding direction from the base portion 2 (the depth direction in FIG. 11) is the cylinder axis direction.

本実施形態では、二つのビーム7は、円板状の基部2に対して、円形状の裏側面8の略中央部において、裏側面8の中心位置に対して略対称に設けられることから、梁部3が有する円筒面形状について仮想される筒軸は、円板状の基部2に対して略垂直方向の軸(中心軸)となる。   In the present embodiment, the two beams 7 are provided substantially symmetrically with respect to the center position of the back side surface 8 at a substantially central portion of the circular back side surface 8 with respect to the disc-shaped base 2. The cylinder axis imaginary for the cylindrical surface shape of the beam portion 3 is an axis (center axis) in a substantially vertical direction with respect to the disc-shaped base portion 2.

このように、梁部3が円筒面形状に沿う形状を有することにより、旋盤加工等の回転工具を用いた加工が可能となり、より速い加工が可能となる。これにより、センサ31を構成するための加工に際し、加工リードタイムのさらなる短縮を図ることができる。   Thus, when the beam part 3 has a shape along the cylindrical surface shape, machining using a rotary tool such as lathe machining is possible, and faster machining is possible. As a result, the machining lead time can be further shortened when machining to configure the sensor 31.

本発明に係るセンサの第四実施形態について説明する。
本実施形態のセンサ41は、第一実施形態のセンサ1に対して、一対のビーム7同士を連結する薄板部4、およびひずみゲージ5を備えない構成となっている。
A fourth embodiment of the sensor according to the present invention will be described.
The sensor 41 of the present embodiment is configured not to include the thin plate portion 4 and the strain gauge 5 that connect the pair of beams 7 to the sensor 1 of the first embodiment.

すなわち、図12に示すように、本実施形態のセンサ41は、基部2と、一対のビーム7から構成される梁部3とを備える。   That is, as shown in FIG. 12, the sensor 41 of the present embodiment includes a base portion 2 and a beam portion 3 composed of a pair of beams 7.

本実施形態のセンサ41における圧力および摩擦力の検出原理について、図13を用いて説明する。
図13(a)は、圧力の検出原理についての説明図、同図(b)は、摩擦力の検出原理についての説明図である。また、図13においては、説明の便宜上、本実施形態のセンサ41が備える二つのビーム7について、左側に示す一方のビーム7を「ビーム7a」とし、右側に示す他方のビーム7を「ビーム7b」とする。
The detection principle of the pressure and frictional force in the sensor 41 of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 13A is an explanatory diagram of the pressure detection principle, and FIG. 13B is an explanatory diagram of the friction force detection principle. Further, in FIG. 13, for convenience of explanation, regarding the two beams 7 included in the sensor 41 of the present embodiment, one beam 7 shown on the left side is referred to as “beam 7a” and the other beam 7 shown on the right side is referred to as “beam 7b”. "

図13(a)に示すように、金型11に対して設けられた状態のセンサ41について、その基部2の受け面6に対して略垂直方向に(上方から)ある大きさの圧力(矢印F1参照)が作用したとする。この場合、基部2は、下側に向けて凸となるようにたわみ変形する。この基部2の変形を受けて、両ビーム7a、7bが、それぞれ外側に向けて、同程度の割合で傾斜するように変形する。つまりこの場合、両ビーム7a、7bは、互いに異なる方向(反対方向)に傾斜することとなる。ここでの各ビーム7a、7bの傾斜角度をαとする。   As shown in FIG. 13 (a), the sensor 41 in the state provided on the mold 11 has a certain pressure (arrow) in a direction substantially perpendicular to the receiving surface 6 of the base 2 (from above). Assume that F1) is activated. In this case, the base portion 2 is bent and deformed so as to protrude downward. In response to the deformation of the base portion 2, both the beams 7 a and 7 b are deformed so as to incline at the same rate toward the outside. That is, in this case, both beams 7a and 7b are inclined in different directions (opposite directions). Here, the inclination angle of each beam 7a, 7b is α.

一方、図13(b)に示すように、金型11に対して設けられた状態のセンサ41について、その基部2の受け面6に対して平板長さ方向と略平行に(左側から右側に向けて)ある大きさの摩擦力(矢印F2参照)が作用したとする。この場合、基部2は、摩擦力の上流側(左側)の部分では下側に倒れ込み、下流側(右側)の部分では上側に反るように変形する。この基部2の変形に応じて、摩擦力の上流側および下流側にそれぞれ位置する両ビーム7a、7bが、同方向に同程度の割合で傾斜するように変形する。ここでの各ビーム7a、7bの傾斜角度をβとする。   On the other hand, as shown in FIG. 13 (b), the sensor 41 in the state provided for the mold 11 is substantially parallel to the plate length direction with respect to the receiving surface 6 of the base 2 (from left to right). Suppose that a certain amount of frictional force (see arrow F2) is applied. In this case, the base 2 is deformed so as to fall down on the upstream side (left side) of the frictional force and to warp upward on the downstream side (right side). In accordance with the deformation of the base portion 2, both beams 7 a and 7 b positioned on the upstream side and the downstream side of the frictional force are deformed so as to be inclined at the same rate in the same direction. Here, the inclination angle of each of the beams 7a and 7b is β.

これらの圧力および摩擦力それぞれについてのビーム7a、7bの変形に基づき、次のようにして圧力および摩擦力が検出される。   Based on the deformation of the beams 7a and 7b for each of these pressures and frictional forces, the pressures and frictional forces are detected as follows.

すなわち、受け面6に対して、前述のような圧力と摩擦力とが同時に作用した場合においては、左側のビーム7aは、傾斜角度α+βで傾斜するように変形し、右側のビーム7bは、傾斜角度α−βで傾斜するように変形することとなる。
したがって、圧力の検出に際しては、二つのビーム7a、7bの傾斜角度の和が取られる。つまり、両ビーム7の傾斜角度の和が取られることにより、摩擦力についての傾斜角度が相殺され、圧力についての傾斜角度について2αなる値が得られる。この傾斜角度の値に基づいて圧力が検出される。
また、摩擦力の検出に際しては、二つのビーム7a、7bの傾斜角度の差が取られる。つまり、両ビーム7の傾斜角度の差が取られることにより、圧力についての傾斜角度が相殺され、摩擦力についての傾斜角度について2βなる値が得られる。この傾斜角度の値に基づいて摩擦力が検出される。
なお、このようなビーム7の傾斜角度の計測に際しては、例えばレーザー変位計等が用いられる。
That is, when the pressure and frictional force as described above are applied to the receiving surface 6 at the same time, the left beam 7a is deformed to be inclined at an inclination angle α + β, and the right beam 7b is inclined. It will deform | transform so that it may incline with angle (alpha)-(beta).
Therefore, when the pressure is detected, the sum of the inclination angles of the two beams 7a and 7b is taken. That is, by taking the sum of the tilt angles of both beams 7, the tilt angle for the frictional force is canceled out, and a value 2α is obtained for the tilt angle for the pressure. A pressure is detected based on the value of the tilt angle.
Further, when detecting the frictional force, a difference in inclination angle between the two beams 7a and 7b is taken. That is, by taking the difference between the tilt angles of the two beams 7, the tilt angle with respect to pressure is canceled out, and a value of 2β is obtained with respect to the tilt angle with respect to the frictional force. A frictional force is detected based on the value of the inclination angle.
In measuring the tilt angle of the beam 7, for example, a laser displacement meter or the like is used.

以上のように、本実施形態においては、金型表面10に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法として、受け面6を介して圧力・摩擦力の作用を受ける基部2と、一対のビーム7を有する梁部3とを備えるセンサ41が用いられる。そして、金型11に、センサ41が取り付けられるための穴部12(図4参照)が設けられ、この穴部12に、センサ41が、受け面6が金型表面10の一部を形成するように設けられる。これにより、受け面6に圧力・摩擦力が作用することによる、ビーム7a、7bの傾斜角度に基づいて、金型表面10に作用する圧力・摩擦力が検出される。   As described above, in the present embodiment, as a pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on the mold surface 10, the action of pressure / friction force via the receiving surface 6 is performed. A sensor 41 comprising a base 2 for receiving and a beam 3 having a pair of beams 7 is used. A hole 12 (see FIG. 4) for mounting the sensor 41 is provided in the mold 11, and the sensor 41 and the receiving surface 6 form a part of the mold surface 10 in the hole 12. It is provided as follows. Thus, the pressure / friction force acting on the mold surface 10 is detected based on the inclination angle of the beams 7a, 7b due to the pressure / friction force acting on the receiving surface 6.

なお、第三実施形態のセンサ31、および第四実施形態のセンサ41においても、第二実施形態のセンサ21と同様に、剛性低下部22を有することが好ましい。
また、第四実施形態のセンサ41においても、第三実施形態のセンサ31と同様に、梁部3が、基部2からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有することで、加工リードタイムのさらなる短縮が図れる。
In addition, it is preferable that the sensor 31 of the third embodiment and the sensor 41 of the fourth embodiment also have the rigidity reduction portion 22 as in the sensor 21 of the second embodiment.
Also in the sensor 41 of the fourth embodiment, similarly to the sensor 31 of the third embodiment, the beam portion 3 has a shape along the cylindrical surface shape in which the protruding direction from the base portion 2 is the tube axis direction. Further, the processing lead time can be further shortened.

以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例は、前述した第二実施形態のセンサ21のようにR形状を有する凹面部(溝部23)としての剛性低下部22を有するセンサ(以下「追加工ありのセンサ」という。)についての、第一実施形態のセンサ1のように剛性低下部22を有しないセンサ(以下「追加工なしのセンサ」という。)に対する効果を示すものである。
Examples of the present invention will be described below.
This example relates to a sensor (hereinafter referred to as “sensor with additional machining”) having a rigidity-reducing portion 22 as a concave surface portion (groove portion 23) having an R shape like the sensor 21 of the second embodiment described above. This shows the effect on a sensor that does not have the rigidity-decreasing portion 22 as in the sensor 1 of the first embodiment (hereinafter referred to as “sensor without additional processing”).

本実施例では、追加工ありのセンサおよび追加工なしのセンサそれぞれについて、圧力については、図5(a)に示すような方向(矢印A1参照)で、1000MPaの圧力を作用させた。また、摩擦力については、図5(b)に示すような方向(矢印A2参照)で、300MPaの摩擦力を作用させた。また、本実施例では、各センサとして、平板長さが全長11mmのものを用いた。   In this example, a pressure of 1000 MPa was applied to each of the sensor with additional work and the sensor without additional work in the direction as shown in FIG. 5A (see arrow A1). As for the frictional force, a frictional force of 300 MPa was applied in the direction shown in FIG. 5B (see arrow A2). In this embodiment, each sensor has a flat plate length of 11 mm.

図14に示すグラフは、追加工ありのセンサおよび追加工なしのセンサそれぞれについての、300MPaの摩擦力を作用した場合における、CAEによる計算結果に基づく、平板長さとひずみ量(摩擦力ひずみ)との関係を示すものである。
図14においては、菱形形状の点を用いて示すグラフG1が、追加工なしのセンサについてのものであり、白抜き四角形状の点を用いて示すグラフG2が、追加工ありのセンサについてのものである。
The graph shown in FIG. 14 shows the plate length and strain amount (friction force strain) based on the calculation result by CAE when a frictional force of 300 MPa is applied to the sensor with additional processing and the sensor without additional processing. This shows the relationship.
In FIG. 14, a graph G1 indicated by using diamond-shaped points is for a sensor without additional machining, and a graph G2 indicated by using white square-shaped points is for a sensor with additional machining. It is.

図14に示すグラフからわかるように、追加工ありのセンサについての、平板長さの全範囲(0〜11mm)においてひずみ量がとる値の幅(以下「ひずみ幅」という。)は、追加工なしのセンサのひずみ幅に対して大きくなっている。
具体的には、追加工なしのセンサのひずみ幅が、約440μεであるのに対し(矢印範囲H1参照)、追加工ありのセンサのひずみ幅は、約530μεまで大きくなった(矢印範囲H2参照)。つまり、本実施例では、センサにおいて剛性低下部22(溝部23)が設けられることにより、摩擦力ひずみについてのひずみ幅が約90με大きくなった。これは、摩擦力ひずみについてのひずみ幅が大きくなった分、摩擦力ひずみについてのひずみゲージ5からの出力が大きくなったことを示している。
As can be seen from the graph shown in FIG. 14, the width of the value taken by the strain amount (hereinafter referred to as “strain width”) in the entire range (0 to 11 mm) of the flat plate length for the sensor with additional processing is referred to as additional processing. It is larger than the strain width of the sensor without.
Specifically, the strain width of the sensor without additional machining is about 440 με (see the arrow range H1), whereas the strain width of the sensor with additional machining is increased to about 530 με (see the arrow range H2). ). In other words, in this example, the rigidity reduction portion 22 (groove portion 23) is provided in the sensor, so that the strain width with respect to the frictional force strain is increased by about 90 με. This shows that the output from the strain gauge 5 with respect to the friction force strain has increased by the amount of the strain width with respect to the friction force strain.

また、センサにおいて剛性低下部22が設けられる部分、つまり前述した応力最大部位の強度(曲げ強度、単位MPa)について、CAEによる解析により、次のような計算結果が得られた。   In addition, the following calculation results were obtained by CAE analysis of the portion where the rigidity reduction portion 22 is provided in the sensor, that is, the strength (bending strength, unit MPa) of the stress maximum portion described above.

すなわち、1000MPaの圧力を作用させた場合における応力最大部位の強度については、追加工なしのセンサにおいては1500MPaであったのに対し、追加工ありのセンサにおいては1480MPaであった。
また、300MPaの摩擦力を作用させた場合における応力最大部位の強度については、追加工なしのセンサにおいては1600MPaであったのに対し、追加工ありのセンサにおいては1590MPaであった。
これらの結果から、センサにおいて剛性低下部22(溝部23)が設けられることによっても、応力最大部位の強度は、ほとんど低下していないことがわかる。
That is, when the pressure of 1000 MPa was applied, the strength of the maximum stress portion was 1500 MPa in the sensor without additional machining, and 1480 MPa in the sensor with additional machining.
Further, the strength of the maximum stress portion when a frictional force of 300 MPa was applied was 1600 MPa in the sensor without additional machining, and 1590 MPa in the sensor with additional machining.
From these results, it is understood that the strength of the maximum stress portion is hardly lowered even when the rigidity reduction portion 22 (groove portion 23) is provided in the sensor.

以上のように、本実施例によって、センサにおいて、R形状を有する凹面部(溝部23)としての剛性低下部22が設けられることにより、梁部3の付け根部分(応力最大部位)における強度の低下をともなうことなく、摩擦力ひずみについての出力が増加するという結果が得られた。   As described above, according to the present embodiment, the sensor is provided with the rigidity reduction portion 22 as the concave surface portion (groove portion 23) having an R shape, thereby reducing the strength at the base portion (maximum stress portion) of the beam portion 3. The results showed that the output for the frictional force strain increased without accompanying.

本発明の第一実施形態に係るセンサの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 同じく正面図。Similarly front view. 同じく底面図。Similarly bottom view. センサの金型に対する取付け構成についての説明図。Explanatory drawing about the attachment structure with respect to the metal mold | die of a sensor. 圧力および摩擦力の検出原理についての説明図。Explanatory drawing about the detection principle of a pressure and a frictional force. 圧力ひずみおよび摩擦力ひずみそれぞれについての平板長さとの関係を表すグラフの一例を示す図。The figure which shows an example of the graph showing the relationship with the flat plate length about each of a pressure distortion and a frictional force distortion. センサの使用例を示す図。The figure which shows the usage example of a sensor. 本発明の第二実施形態に係るセンサの構成を示す正面一部断面図。The front fragmentary sectional view which shows the structure of the sensor which concerns on 2nd embodiment of this invention. 剛性低下部による効果についての説明図。Explanatory drawing about the effect by a rigidity fall part. 剛性低下部の他の例を示す図。The figure which shows the other example of a rigidity fall part. 本発明の第三実施形態に係るセンサの構成を示す底面図。The bottom view which shows the structure of the sensor which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態に係るセンサの構成を示す正面図。The front view which shows the structure of the sensor which concerns on 4th embodiment of this invention. 圧力および摩擦力の検出原理についての説明図。Explanatory drawing about the detection principle of a pressure and a frictional force. 本発明の実施例についての平板長さと摩擦力ひずみとの関係を表すグラフを示す図。The figure which shows the graph showing the relationship between the flat plate length and frictional force distortion about the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31、41 センサ
2 基部
3 梁部
4 薄板部
5 ひずみゲージ
6 受け面
7 ビーム(梁要素)
7a 外周面
10 金型表面
11 金型
12 穴部
22 剛性低下部
23 溝部
1, 2, 31, 41 Sensor 2 Base 3 Beam 4 Thin plate 5 Strain gauge 6 Receiving surface 7 Beam (beam element)
7a Outer peripheral surface 10 Mold surface 11 Mold 12 Hole portion 22 Rigidity reduced portion 23 Groove portion

Claims (12)

所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力センサであって、
板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、
前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、
前記基部と略平行の板状の部分であり、前記一対の梁要素の先端部同士を連結する薄板部と、
少なくとも一部が前記薄板部に位置するように設けられる一または複数のひずみゲージと、を備え、
前記所定の部材に対して、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設けられることを特徴とする圧力・摩擦力センサ。
A pressure / friction force sensor for detecting at least one of pressure and friction force acting on a surface of a predetermined member,
A base part that is a plate-like part and receives the action of the detection target via a receiving surface formed on one plate surface side;
A beam portion that protrudes from the other plate surface side of the base portion and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion;
A thin plate portion that is a plate-like portion substantially parallel to the base portion and connects the tip portions of the pair of beam elements;
One or a plurality of strain gauges provided so that at least a part is located in the thin plate portion,
The pressure / friction force sensor, wherein the receiving surface is provided so as to form a part of the surface with respect to the predetermined member.
所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力センサであって、
板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、
前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、を備え、
前記所定の部材に対して、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設けられることを特徴とする圧力・摩擦力センサ。
A pressure / friction force sensor for detecting at least one of pressure and friction force acting on a surface of a predetermined member,
A base part that is a plate-like part and receives the action of the detection target via a receiving surface formed on one plate surface side;
A beam portion protruding from the other plate surface side of the base portion and having at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion,
The pressure / friction force sensor, wherein the receiving surface is provided so as to form a part of the surface with respect to the predetermined member.
前記梁部の前記基部に対する付け根部分に、前記梁要素の前記基部に対する、前記一対の梁要素の対向する方向についての曲げ剛性を低下させるための剛性低下部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧力・摩擦力センサ。   The base portion of the beam portion with respect to the base portion includes a rigidity reduction portion for reducing bending rigidity of the beam element with respect to the base portion in a direction in which the pair of beam elements face each other. The pressure / friction force sensor according to claim 2. 前記剛性低下部は、R形状を有する凹面部であることを特徴とする請求項3に記載の圧力・摩擦力センサ。   The pressure / friction force sensor according to claim 3, wherein the rigidity reduction portion is a concave surface portion having an R shape. 前記一対の梁要素は、前記基部からの突出方向が互いに略平行であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力・摩擦力センサ。   The pressure / friction force sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the pair of beam elements are substantially parallel to each other in a protruding direction from the base portion. 前記梁部は、前記基部からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有することを特徴とする請求項5に記載の圧力・摩擦力センサ。   The pressure / friction force sensor according to claim 5, wherein the beam portion has a shape along a cylindrical surface shape in which a protruding direction from the base portion is a cylinder axis direction. 所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法であって、
板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、
前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、
前記基部と略平行の板状の部分であり、前記一対の梁要素の先端部同士を連結する薄板部と、
少なくとも一部が前記薄板部に位置するように設けられる一または複数のひずみゲージと、を備えるセンサを用い、
前記所定の部材に、前記センサを取り付けるための穴部を設け、
前記穴部に、前記センサを、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設け、
前記受け面に前記検出対象が作用することによる、前記梁部を介する前記薄板部の変形を、前記ひずみゲージ部によって検出することにより、前記表面に作用する前記検出対象を検出することを特徴とする圧力・摩擦力検出方法。
A pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on a surface of a predetermined member,
A base part that is a plate-like part and receives the action of the detection target via a receiving surface formed on one plate surface side;
A beam portion that protrudes from the other plate surface side of the base portion and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base portion;
A thin plate portion that is a plate-like portion substantially parallel to the base portion and connects the tip portions of the pair of beam elements;
Using one or a plurality of strain gauges provided so that at least a part thereof is located in the thin plate portion,
A hole for attaching the sensor is provided in the predetermined member,
In the hole, the sensor is provided so that the receiving surface forms a part of the surface,
The detection target acting on the surface is detected by detecting the deformation of the thin plate portion via the beam portion due to the detection target acting on the receiving surface by the strain gauge portion. To detect pressure and friction force.
所定の部材の表面に作用する圧力および摩擦力の少なくとも一方を検出対象とする圧力・摩擦力検出方法であって、
板状の部分であり、一方の板面側に形成される受け面を介して前記検出対象の作用を受ける基部と、
前記基部における他方の板面側から突出され、前記基部の中心位置に対して略対称に設けられる少なくとも一対の梁要素を有する梁部と、を備えるセンサを用い、
前記所定の部材に、前記センサを取り付けるための穴部を設け、
前記穴部に、前記センサを、前記受け面が、前記表面の一部を形成するように設け、
前記受け面に前記検出対象が作用することによる、前記梁要素の傾斜角度に基づいて、前記表面に作用する前記検出対象を検出することを特徴とする圧力・摩擦力検出方法。
A pressure / friction force detection method for detecting at least one of pressure and friction force acting on a surface of a predetermined member,
A base part that is a plate-like part and receives the action of the detection target via a receiving surface formed on one plate surface side;
Using a sensor comprising: a beam part that protrudes from the other plate surface side of the base part and has at least a pair of beam elements provided substantially symmetrically with respect to the center position of the base part,
A hole for attaching the sensor is provided in the predetermined member,
In the hole, the sensor is provided so that the receiving surface forms a part of the surface,
A pressure / friction force detection method, wherein the detection target acting on the surface is detected based on an inclination angle of the beam element caused by the detection target acting on the receiving surface.
前記梁部の前記基部に対する付け根部分に、前記梁要素の前記基部に対する、前記一対の梁要素の対向する方向についての曲げ剛性を低下させるための剛性低下部を設けることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の圧力・摩擦力検出方法。   8. A rigidity lowering portion for reducing a bending rigidity in a direction in which the pair of beam elements face each other with respect to the base portion of the beam element is provided at a base portion of the beam portion with respect to the base portion. Alternatively, the pressure / friction force detection method according to claim 8. 前記剛性低下部を、R形状を有する凹面部とすることを特徴とする請求項9に記載の圧力・摩擦力検出方法。   The pressure / friction force detection method according to claim 9, wherein the rigidity reduction portion is a concave surface portion having an R shape. 前記一対の梁要素を、前記基部からの突出方向が互いに略平行とすることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の圧力・摩擦力検出方法。   The pressure / friction force detection method according to any one of claims 7 to 10, wherein the pair of beam elements have substantially parallel protrusion directions from the base portion. 前記梁部を、前記基部からの突出方向を筒軸方向とする円筒面形状に沿う形状を有するものとすることを特徴とする請求項11に記載の圧力・摩擦力検出方法。   The pressure / friction force detection method according to claim 11, wherein the beam portion has a shape along a cylindrical surface shape in which a protruding direction from the base portion is a cylinder axis direction.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013242148A (en) * 2012-04-27 2013-12-05 Showa Denko Kk Load detector
CN107322972A (en) * 2017-06-30 2017-11-07 上海东富龙科技股份有限公司 A kind of pressure column pinch roller axle construction of built in pressure sensor
JPWO2021192685A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30
CN114360754A (en) * 2021-12-07 2022-04-15 华能核能技术研究院有限公司 Method for measuring friction force of pressure container supporting and adjusting base plate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013242148A (en) * 2012-04-27 2013-12-05 Showa Denko Kk Load detector
CN107322972A (en) * 2017-06-30 2017-11-07 上海东富龙科技股份有限公司 A kind of pressure column pinch roller axle construction of built in pressure sensor
JPWO2021192685A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30
WO2021192685A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 本田技研工業株式会社 Measuring device
CN114360754A (en) * 2021-12-07 2022-04-15 华能核能技术研究院有限公司 Method for measuring friction force of pressure container supporting and adjusting base plate

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