JP5458473B2 - Stress measuring apparatus and stress measuring method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、応力、特に圧縮応力を測定するための応力測定装置およびこれを用いた応力測定方法に関する。 The present invention relates to a stress measuring apparatus for measuring stress, particularly compressive stress, and a stress measuring method using the same.
自動車等の足回り部材において、歪ゲージを貼り付けることによる応力の測定が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 In an undercarriage member such as an automobile, measurement of stress by attaching a strain gauge is known (for example, see Non-Patent Document 1).
通常、歪ゲージは、部材において任意の部位に貼り付けることができる。しかし、歪ゲージを圧縮応力の生ずる部位に貼り付けた場合、測定される応力の再現性が低いということが経験的に知られている。このため、一般的に、歪ゲージは、引張り応力の生ずる部位に切り欠き等を形成して貼り付けられる。
しかし、引張り応力の生ずる部位に切り欠き等を形成すると、部材の強度が大きく低下するという問題がある。 However, if a notch or the like is formed at a site where tensile stress occurs, there is a problem that the strength of the member is greatly reduced.
また、部材の形状は一般に複雑であり、部材に力が加えられた際の部材の変形は均一ではない。このため、複雑な形状を有する部材に歪ゲージを直接貼り付けると、測定される応力の再現性が低いという問題がある。 Further, the shape of the member is generally complicated, and the deformation of the member when a force is applied to the member is not uniform. For this reason, when a strain gauge is directly attached to a member having a complicated shape, there is a problem that the reproducibility of the measured stress is low.
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、被測定部材の強度信頼性を維持し、かつ応力を再現性良く測定可能な応力測定装置および応力測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and provides a stress measuring apparatus and a stress measuring method capable of measuring the stress with high reproducibility while maintaining the strength reliability of the member to be measured. The purpose is to do.
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
被測定部材に力が加えられたとき、前記力に応じて圧縮応力が生ずる前記被測定部材の圧縮部に取り付けられ、離隔して対をなす脚部と、
前記脚部の間に配置される板状の起歪部と、
前記起歪部の平面に設けられる力学量センサと、を有し、
前記起歪部が、磁性材料からなり、
前記力学量センサが、前記起歪部を介して反対側に配置された磁石および磁気センサを有する磁歪センサであり、
前記磁石の着磁方向が、前記起歪部に作用する応力の方向とほぼ直交し、
前記起歪部の、前記脚部の離隔方向に対して交差する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚い、応力測定装置である。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
When a force is applied to the member to be measured, leg portions attached to the compression portion of the member to be measured that generate a compressive stress according to the force and paired apart from each other;
A plate-like strain generating portion disposed between the leg portions;
A mechanical quantity sensor provided on the plane of the strain generating part,
The strain generating portion is made of a magnetic material,
The mechanical quantity sensor is a magnetostrictive sensor having a magnet and a magnetic sensor arranged on the opposite side via the strain generating portion,
The magnetizing direction of the magnet is substantially orthogonal to the direction of stress acting on the strain-generating portion,
In the stress measuring device, the thickness of both end portions in the cross-sectional shape intersecting with the separation direction of the leg portion of the strain generating portion is thicker than that of the central portion.
上記目的を達成するための請求項8に記載の発明は、
被測定部材に力が加えられたとき、前記力に応じて圧縮応力が生ずる前記被測定部材の圧縮部に対し、
離隔して対をなし前記圧縮部に取付けられる脚部、前記脚部の間に配置され、前記脚部の離隔方向に対して交差する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚い、磁性材料からなる板状の起歪部、当該起歪部の平面に配置され着磁方向が当該起歪部に作用する応力の方向とほぼ直交する磁石、および前記起歪部を介して前記磁石と反対側に配置される磁気センサを有する応力測定装置を、取り付け、前記圧縮応力を測定する応力測定方法である。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 8 provides:
When a force is applied to the member to be measured, a compressive stress is generated according to the force.
A pair of legs that are spaced apart to be attached to the compression part, disposed between the legs, the thickness of both ends in the cross-sectional shape intersecting the separation direction of the legs is thicker than the center part, A plate-like strain generating portion made of a magnetic material, a magnet that is arranged on a plane of the strain generating portion and whose magnetization direction is substantially perpendicular to the direction of stress acting on the strain generating portion, and the magnet via the strain generating portion Is a stress measuring method in which a stress measuring device having a magnetic sensor arranged on the opposite side of the sensor is attached and the compressive stress is measured.
請求項1に記載の発明によれば、脚部が、圧縮応力が生ずる被測定部材の圧縮部に取り付けられる。圧縮部は、引張り応力の生ずる部位に比べ、切り欠き等を形成したときの強度低下が小さい。このため、脚部を被測定部材に取り付けたとき、部材の強度低下を抑制することができる。 According to invention of Claim 1, a leg part is attached to the compression part of the to-be-measured member which a compressive stress produces. The compression portion has a smaller strength drop when a notch or the like is formed than a portion where tensile stress occurs. For this reason, when a leg part is attached to a member to be measured, strength reduction of a member can be controlled.
また、請求項1に記載の発明は、力学量センサが、離隔した脚部間に配置された起歪部に取り付けられている。このため、離隔した脚部間における部材の平均的な圧縮応力を測定することができ、測定される圧縮応力のばらつきを抑制することができる。 In the first aspect of the present invention, the mechanical quantity sensor is attached to the strain generating portion disposed between the separated leg portions. For this reason, the average compressive stress of the member between the spaced apart leg portions can be measured, and variations in the measured compressive stress can be suppressed.
したがって、被測定部材の強度信頼性を維持し、かつ応力を再現性良く測定可能な応力測定装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a stress measuring device that can maintain the strength reliability of the member to be measured and can measure stress with high reproducibility.
請求項9に記載の発明によれば、圧縮応力が生ずる圧縮部に対し応力測定装置を取り付けている。圧縮部は、引張り応力の生ずる部位に比べ、切り欠き等を形成したときの強度低下が小さい。このため、応力測定装置を被測定部材に取り付けたとき、部材の強度低下を抑制することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the stress measuring device is attached to the compressed portion where the compressive stress is generated. The compression portion has a smaller strength drop when a notch or the like is formed than a portion where tensile stress occurs. For this reason, when a stress measuring device is attached to a member to be measured, strength reduction of the member can be suppressed.
また、請求項9に記載の発明によれば、力学量センサを、離隔した脚部間に配置された起歪部に設け、脚部間における部材の平均的な圧縮応力を測定している。このため、測定される圧縮応力のばらつきを抑制することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the mechanical quantity sensor is provided in the strain generating portion disposed between the separated leg portions, and the average compressive stress of the member between the leg portions is measured. For this reason, the dispersion | variation in the compressive stress measured can be suppressed.
したがって、被測定部材の強度信頼性を維持し、かつ応力を再現性良く測定可能な応力測定方法を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a stress measurement method capable of measuring the stress with high reproducibility while maintaining the strength reliability of the member to be measured.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は応力測定装置を示す斜視図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は図1のIII−III線に沿う断面図、図4はキャリパーに取り付けられた応力測定装置を示す斜視図、図5は図4のV−V線に沿う断面図、図6,7は応力解析結果を示す応力コンター図、図8は応力測定装置の感度およびセンサ特性を示すグラフである。 1 is a perspective view showing a stress measuring device, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4, FIGS. 6 and 7 are stress contour diagrams showing stress analysis results, and FIG. 8 is a graph showing sensitivity and sensor characteristics of the stress measuring device. It is.
図1および図2を参照して、応力測定装置10は、離隔して対をなす脚部16A,16Bと、脚部16A,16Bの間に配置される板状の起歪部11と、起歪部11の平面17A,17Bに設けられる力学量センサと、を有する。実施形態に係る力学量センサは、磁歪センサ19である。
Referring to FIGS. 1 and 2,
起歪部11は、周縁13が厚肉である略矩形状の板状であり、長手方向の両端において脚部16A,16Bと一体に形成されている。起歪部11および脚部16A,16Bは、磁歪材料からなる。磁歪材料は、例えばマルエージング鋼、またはFeCoV合金である。
The
脚部16A,16Bは、被測定部材に加えられた力に応じて圧縮応力が生ずる被測定部材の圧縮部に、脚部16A,16Bの離隔方向と主応力方向とを一致させて取り付けられる。なお、脚部16A,16Bは、主応力方向と脚部16A,16Bの離隔方向とをずらして圧縮部に取り付けることもできる。脚部16A,16Bおよび被測定部材は、電子ビーム溶接によって接合される。脚部16A,16Bと被測定部材との接合は、TIG、MIG、プラズマやレーザ等の高エネルギービーム、摩擦圧接あるいは抵抗溶接を適用することも可能である。
The
以下では、応力測定装置10において、脚部16A,16Bが延びている方向に位置する側を各部材の裏側とし、脚部16A,16Bが延びている方向と反対方向に位置する側を各部材の表側とする。
Hereinafter, in the
磁歪センサ19は、磁石14および磁気センサ15が、起歪部11を介して配置される。詳述すると、磁石14は、起歪部11の平板状部12の表面17Aに配置され、磁気センサ15は平板状部12の裏面17Bに配置される。磁気センサ15は、例えばリニアホールICである。
In the
磁石14の着磁方向は、起歪部11の平面に対して垂直である。すなわち、磁石14の着磁方向は、平板状部12の表面17Aおよび裏面17Bに対して垂直である。起歪部11に対して力が加えられていないとき、起歪部11内の磁化は、磁石14の磁界により、拘束されている。圧縮力が、起歪部11に対して脚部16A,16Bの離隔方向から加わるとき、表面17Aおよび裏面17Bに対して垂直な磁化が増加する。したがって、漏れ磁束が増加する。逆に、起歪部11が、脚部16A,16Bの離隔方向に引っ張られると、表面17Aおよび裏面17Bに対して平行な磁化が増加し、漏れ磁束が減る。したがって、漏れ磁束の変化を検知することにより応力を測定することができる。
The magnetization direction of the
磁石14は、起歪部11および脚部16A,16Bと同じ磁歪材料から形成される第1ヨーク20により、覆われている。第1ヨーク20は、第1ヨーク脚部22,23および板状の平坦部21から構成される。平坦部21の厚さは、起歪部11の平板状部12の厚さと略同等である。平坦部21は略長方形状であり、平坦部21の長手方向の両端に、第1ヨーク脚部22,23が形成されている。第1ヨーク脚部22,23は、平坦部21に応力を生じさせないように、平板状部12の表面17Aに取り付けられている。磁石14は、第1ヨーク脚部22,23の間に配置されており、樹脂が、第1ヨーク脚部22,23の間にモールドされている。
The
第1ヨーク20により磁石14を覆うことは、磁石14のパーミアンスを上げることと等価である。したがって、磁石14を安定化させることができる。このため、薄い磁石14を使用することができ、応力測定装置10を小型化することができる。
Covering the
第1ヨーク20の平坦部21の表側には、ダミーセンサ25が配置される。ダミーセンサ25は、磁気センサ15と同じセンサであり、例えばリニアホールICである。磁気センサ15およびダミーセンサ25は、磁石14から略同等の位置に配置される。また、上述のように、起歪部11の平板状部12および第1ヨーク20の平坦部21は、同じ材料で略同等の厚さを有するため、起歪部11に対して力が加えられていないとき、磁気センサ15およびダミーセンサ25における漏れ磁束は、ほぼ同じ大きさである。
A
第1ヨーク20は、第1ヨーク脚部22,23が平坦部21に応力を生じさせないように起歪部11に取り付けられおり、起歪部11に力が加わったとき、応力の影響を直接受けない。したがって、ダミーセンサ25は、応力の影響をほとんど受けない温度により変化する磁束をモニターすることができる。このため、磁気センサ15およびダミーセンサ25を差動させることにより、応力測定装置10の出力の温度特性を良好にすることができる。
The
磁気センサ15は、トンネル状の第2ヨーク26により覆われる。同様に、ダミーセンサ25も、トンネル状の第3ヨーク27により覆われる。このように磁気センサ15およびダミーセンサ25をヨークにより覆うことで、集磁効果を得ることができる。したがって、磁気センサ15およびダミーセンサ25の感度を約倍に高めることができる。また、外部からの磁界による磁気センサ15およびダミーセンサ25への影響を抑制することができる。
The
図3を参照して、応力測定装置10は、起歪部11の周縁13が厚肉であり、脚部16A,16Bの離隔方向に対して垂直な平面における起歪部11の断面が、H形状を有する。このため、脚部16A,16Bの離隔方向から圧縮応力が加えられたとき、起歪部11が座屈し難くなり、測定可能な応力の範囲を広げることができる。
Referring to FIG. 3, the
磁気センサ15およびダミーセンサ25は、ヨークの空洞内にモールドされた樹脂により保持されている。モールドされた樹脂からは、各センサと外部の信号線とを接続するためのピン18,28が取り出されている。
The
以上のように、実施形態に係る応力測定装置10は、脚部16A,16Bが、圧縮応力を受ける圧縮部に取り付けられる。圧縮部は、引張り応力の生ずる部位に比べ、切り欠き等を形成したときの強度低下が小さい。このため、脚部16A,16Bを被測定部材に取り付けたとき、部材の強度低下を抑制することができる。
As described above, in the
また、実施形態に係る応力測定装置10は、磁歪センサ19が、離隔した脚部16A,16B間に配置された起歪部11に設けられている。このため、脚部16A,16B間における部材の平均的な圧縮量を測定することができ、測定される圧縮応力のばらつきを抑制することができる。
In the
したがって、実施形態に係る応力測定装置10は、被測定部材の強度信頼性を維持し、かつ応力を再現性良く測定することができる。
Therefore, the
次に、応力測定方法について説明する。なお、図1〜3に示す部材と共通する部材には同一符号を付し説明は省略する。 Next, a stress measurement method will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which is common in the member shown to FIGS.
まず、応力測定の対象である被測定部材について説明する。 First, a member to be measured which is a stress measurement target will be described.
図4を参照して、実施形態に係る被測定部材は、自動車の足回り部品であるキャリパーサポート30である。キャリパーサポート30は、回転するディスクロータ60を挟み込むことにより静止させる2つのパッド40,50を支持する。ディスクロータ60は、車輪とともに回転する円板状の部材である。
With reference to FIG. 4, the member to be measured according to the embodiment is a
パッド40,50は、ディスクロータ60に面する側に摩擦材44,54を有する略矩形状の板材であり、長手方向の両端に凸部41,42,51,52を有する。なお、以下、パッド40,50において、摩擦材44,54の備えられた面に対して反対側の面を押圧面43,53と呼ぶ。
The
2つのパッド40,50は、キャリパーサポート30に備えられた第1パッド支持部材31および第2パッド支持部材32により、それぞれ支持される。
The two
第1パッド支持部材31および第2パッド支持部材32は、各々、パッド40,50の長手方向に配置される前支持部31A,32Aおよび後支持部31B,32Bを有する。ディスクロータ60は、後支持部側から前支持部側へ回転している。第1パッド支持部材31の前支持部31Aおよび後支持部31Bは、略U字形の接続部31Cにより接続されている。一方、第2パッド支持部材32の前支持部32Aおよび後支持部32Bは、一体に形成され、略U字形をなす。
The first
第1パッド支持部材31および第2パッド支持部材32は、前支持部31A,32Aが、前連結部材36Aと一体に形成され、後支持部31B,32Bが後連結部材36Bと一体に形成されている。
In the first
第1パッド支持部材31の前支持部31Aおよび後支持部31B、ならびに第2パッド支持部材32の前支持部32Aおよび後支持部32Bは、断面が略矩形状の溝である凹部33A,33B,34A,34Bを有する。
The
凹部33A,33B,34A,34Bは、各パッド40,50の両端に備えられた凸部41,42,51,52に臨む位置に形成されている。第1パッド支持部材31および第2パッド支持部材32は、パッド40,50の凸部41,42,51,52を前支持部31A,32Aおよび後支持部31B,32Bの凹部33A,33B,34A,34Bに嵌め合わせることにより、パッド40,50を摺動自在に支持している。
The
キャリパーサポート30には、図示しないキャリパーが、取り付けられている。キャリパーは、ブレーキ油が充填されたシリンダを備える。シリンダ内には、ピストンが設けられており、ピストンは、ブレーキ油に加えられたブレーキ作動圧により摺動する。ブレーキをかけたとき、ピストンは、パッド40,50の押圧面43,53を押圧する。押圧された2つのパッド40,50は、摺動し、摩擦材44,54がディスクロータ60の平面に押し付けられる。摩擦材44,54とディスクロータ60との間の摩擦により、ディスクロータ60の回転が止まる。
A caliper (not shown) is attached to the
図5を参照して、摩擦材44,54が回転するディスクロータ60に押し付けられたとき、パッド40,50は、摩擦材44,54とディスクロータ60との間で生ずる摩擦により、ディスクロータ60の回転方向に移動する。このようにパッド40,50が移動することにより、パッド40,50の一方の凸部41,51が、前支持部の凹部33A,34Aに押し付けられる。一方、パッド40,50の他方の凸部42,52は、後支持部31B,32Bの凹部33B,34Bから離隔する。
Referring to FIG. 5, when the
このとき第2パッド支持部材32の前支持部32Aおよび後支持部32Bが受ける応力の解析結果を、図6および図7に示す。なお、図6は、凸部41,51が当接する面の反対側に位置する前面37Aにおける応力分布(最小主応力)であり、図7は、凸部52が離隔する面の反対側に位置する背面37Bにおける応力分布(最小主応力)である。図6および図7に示されている各線は、応力の値が等しい部分を結んだ等応力線である。
The analysis results of the stress received by the
各等応力線における応力の値は、マイナスである。したがって、ブレーキ動作時、前支持部32Aの前面37Aは、圧縮応力を受ける。特に、前支持部32Aの前面37Aは、図6を参照して、部材の中心に向かって応力の値が減少し、大きな圧縮応力を受ける。
The stress value at each isostress line is negative. Therefore, during the braking operation, the
以上説明したようなキャリパーサポート30を被測定部材として、実施形態に係る応力測定方法を説明する。
The stress measuring method according to the embodiment will be described using the
応力測定方法は、被測定部材に加えられた力に応じて圧縮応力を受ける被測定部材の圧縮部に対し、離隔して対をなし圧縮部に取付けられる脚部16A,16B、脚部16A,16Bの間に配置される板状の起歪部11、および起歪部11の平面に設けられる力学量センサを有する応力測定装置10を、圧縮応力の主応力方向と脚部16A,16Bの離隔方向とを一致させて取り付け、圧縮応力を測定する方法である。
In the stress measurement method,
詳述すると、実施形態において、被測定部材はキャリパーサポート30であり、被測定部材の圧縮部は前支持部32Aの前面37Aである。
More specifically, in the embodiment, the member to be measured is the
第2パッド支持部材32において、断面が略矩形状の切り欠き38を前支持部32Aの前面37Aに形成し、上述の応力測定装置10の脚部16A,16Bを切り欠き38の平面39に取り付ける。このとき、脚部16A,16Bの離隔方向と前支持部32Aの主応力方向とを一致させる。なお、脚部16A,16Bは、主応力方向と脚部16A,16Bの離隔方向とをずらして平面39に取り付けることもできる。
In the second
パッド50が前支持部32Aに当接し、前面37Aが圧縮応力を受けるとき、応力測定装置10の起歪部11は、脚部16A,16Bの離隔方向から圧縮応力を受ける。このため、起歪部11の板状部12の表面17Aおよび裏面17Bに対して垂直な磁化が増加し、漏れ磁束が増加する。したがって、磁気センサ15により検知される磁束の変化に基づいて、圧縮応力を測定することができる。
When the
圧縮応力は、キャリパーサポート30と組み合わされた運動部材であるディスクロータ60の制動時に、パッド40,50から加えられる力に応じて生ずる。このため、ブレーキ力を求めることができ、応力測定装置10をキャリパーサポート30に取り付けることにより、車両挙動制御の実現に資することができる。
The compressive stress is generated according to the force applied from the
以上のように、実施形態に係る応力測定方法は、圧縮応力を受けるキャリパーサポート30の圧縮部において応力を測定している。圧縮部は、引張り応力の生ずる部位に比べ、切り欠き等を形成したときの強度低下が小さい。このため、応力測定の際に、キャリパーサポート30の強度低下を抑制することができる。したがって、実施形態に係る応力測定方法は、部材の強度信頼性を維持することができる。
As described above, the stress measurement method according to the embodiment measures stress in the compressed portion of the
また、圧縮部で測定を行うため、引張り強度の低い高磁歪材料を磁歪センサに採用することができる。 Further, since the measurement is performed at the compression section, a high magnetostrictive material having a low tensile strength can be employed for the magnetostrictive sensor.
図6に示したように、キャリパーサポート30に力が加えられたときに生ずる応力分布は、均一ではない。しかし、本実施形態の応力測定方法は、磁歪センサ19を、離隔した脚部間に配置された起歪部11に設け、脚部間における平均的な圧縮応力を測定している。このため、測定される圧縮応力のばらつきを抑制することができる。したがって、実施形態に係る応力測定方法は、応力を再現性良く測定することができる。
As shown in FIG. 6, the stress distribution generated when a force is applied to the
次に実施例について説明する。 Next, examples will be described.
<実施例1>
応力測定装置10の脚部16A,16Bおよび起歪部11は、マルエージング鋼を機械加工することにより、形成した。マルエージング鋼は、日立金属製のYAG300(18%Ni−9%Co−5%Mo)を使用した。起歪部11の平板状部12における厚さは0.5mmであり、起歪部11の周縁13の厚さは1.5mmとした。起歪部11の幅は10mmである。また、第1ヨーク脚部22,23および平坦部21もマルエージング鋼を機械加工することにより形成し、平坦部21の厚さは0.5mmとした。
<Example 1>
The
機械加工の後、脚部16A,16Bおよび起歪部11ならびに第1ヨーク20に、固溶化および時効熱処理を施した。固溶化条件は、真空中にて820℃で1時間保持後、100℃以下まで冷却である。時効条件は、真空中にて490℃で5時間保持し、その後、空冷である。
After the machining, the
磁石14には、φ3かつ長さ3.5mmのサマリウムコバルト(SmCo)磁石を用いた。SmCo磁石は、10Tで着磁後、200℃で1時間熱枯らしされている。磁石14単体の端面での磁束密度は、約4.1kGである。
As the
第2ヨーク26および第3ヨーク27は、PB(Ni−Fe)パーマロイ(軟磁性材)を機械加工することにより形成した。機械加工後、純水素中、1200℃で2時間熱処理を施した。
The
磁気センサ15およびダミーセンサ25には、リニアホールICを用いた。磁気感度は、約7mV/Gであった。
Linear Hall ICs were used for the
脚部16A,16Bをキャリパーサポート30に形成した切り欠き38の平面39に接合することにより、応力測定装置10をキャリパーサポート30に取り付けた。キャリパーサポート30は、FCD材(球状黒鉛化鋳鉄)から形成した。脚部16A,16Bとキャリパーサポート30との接合は、電子ビーム溶接である。
The
図8に、以上のように作製した応力測定装置10の感度およびセンサ特性を示す。縦軸は、センサ出力ΔB[G]である。横軸は、第2パッド支持部材32において、前支持部32Aの凹部34Aに対して、後支持部32Bから前支持部32Aに向かう方向に加えられた荷重[kN]である。
FIG. 8 shows the sensitivity and sensor characteristics of the
応力測定装置10は、図8に明確に示されるように、良好な感度を有しており、かつ、そのセンサ特性は、ヒステリシスを有さず直線的である。つまり、応力測定装置10は、応力を再現性良く検知することができる。また、温度特性においても、−30℃から100℃の範囲で良好であった。
As clearly shown in FIG. 8, the
<実施例2>
実施例1の応力測定装置10において、脚部16A,16Bおよび起歪部11ならびに第1ヨーク20を、パーメンジュール(Fe49Co49V2合金)により形成した。脚部16A,16Bおよび起歪部11ならびに第1ヨーク20には、熱処理を施した。熱処理は、純水素中、840℃で2時間保持した後、100℃/hrで400℃以下まで炉冷して行った。
<Example 2>
In the
実施例1と同様の試験を実施した結果、感度が、実施例1の約2倍に向上した。また、センサ特性は、ヒステリシスを有さず直線的であった。 As a result of performing the same test as in Example 1, the sensitivity was improved about twice as much as that in Example 1. The sensor characteristic was linear without hysteresis.
<実施例3>
起歪部11および脚部16A,16Bを、SUSを機械加工することにより形成した。起歪部11には、歪ゲージを接着剤により接着した。
<Example 3>
The
実施例1と同様の試験を実施した結果、センサ特性は、ヒステリシスを有さず直線的であった。したがって、力学量センサとして歪ゲージを用いても、応力を再現性良く検知することができる。 As a result of performing the same test as in Example 1, the sensor characteristics were linear without hysteresis. Therefore, even if a strain gauge is used as the mechanical quantity sensor, the stress can be detected with good reproducibility.
<実施例4>
実施形態3において、歪ゲージの代わりに半導体歪センサを用いた。半導体歪センサと起歪部11との接合は、接着剤により行った。
<Example 4>
In the third embodiment, a semiconductor strain sensor is used instead of the strain gauge. The semiconductor strain sensor and the
実施例1と同様の試験を実施したところ、実施例3の応力測定装置10と同様の結果を得ることができた。したがって、力学量センサとして半導体歪センサを用いても、応力を再現性良く検知することができる。
When the test similar to Example 1 was implemented, the result similar to the
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、上述した実施形態において、磁気センサ15およびダミーセンサ25として、リニアホールICを挙げたが、例えば、省電力化および小型化の観点から、ホール素子やGMR(Giant Magneto Resistance Effect)センサを適用することも可能である。
For example, in the above-described embodiment, the linear Hall IC is described as the
また、起歪部11を形成する材料は、マルエージング鋼またはFeCoV合金に限定されず、良好な磁歪効果を有するFeAl合金(例えば、アルフェル)、FeGa合金、FeGaAl合金(例えば、ガルフェノール)を適用することも可能である。
Further, the material for forming the
更に、力学量センサとして、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を使用した半導体応力センサを適用することも可能である。 Furthermore, it is also possible to apply a semiconductor stress sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) as a mechanical quantity sensor.
10 応力測定装置、
11 起歪部、
13 周縁、
14 磁石、
15 磁気センサ、
16A,16B 脚部、
18,28 ピン、
19 磁歪センサ、
20 第1ヨーク、
25 ダミーセンサ、
26 第2ヨーク、
27 第3ヨーク。
10 Stress measuring device,
11 strain generating part,
13 Perimeter,
14 magnets,
15 magnetic sensor,
16A, 16B legs,
18, 28 pins,
19 magnetostrictive sensor,
20 first yoke,
25 Dummy sensor,
26 Second yoke,
27 Third yoke.
Claims (14)
前記脚部の間に配置される板状の起歪部と、
前記起歪部の平面に設けられる力学量センサと、を有し、
前記起歪部が、磁性材料からなり、
前記力学量センサが、前記起歪部を介して反対側に配置された磁石および磁気センサを有する磁歪センサであり、
前記磁石の着磁方向が、前記起歪部に作用する応力の方向とほぼ直交し、
前記起歪部の、前記脚部の離隔方向に対して交差する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚い、応力測定装置。 When a force is applied to the member to be measured, leg portions attached to the compression portion of the member to be measured that generate a compressive stress according to the force and paired apart from each other;
A plate-like strain generating portion disposed between the leg portions;
A mechanical quantity sensor provided on the plane of the strain generating part,
The strain generating portion is made of a magnetic material,
The mechanical quantity sensor is a magnetostrictive sensor having a magnet and a magnetic sensor arranged on the opposite side via the strain generating portion,
The magnetizing direction of the magnet is substantially orthogonal to the direction of stress acting on the strain-generating portion,
The stress measuring device in which the thickness of both end portions in the cross-sectional shape intersecting with the separation direction of the leg portion of the strain generating portion is thicker than that of the central portion.
離隔して対をなし前記圧縮部に取付けられる脚部、前記脚部の間に配置され、前記脚部の離隔方向に対して交差する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚い、磁性材料からなる板状の起歪部、当該起歪部の平面に配置され着磁方向が当該起歪部に作用する応力の方向とほぼ直交する磁石、および前記起歪部を介して前記磁石と反対側に配置される磁気センサを有する応力測定装置を、取り付け、前記圧縮応力を測定する応力測定方法。 When a force is applied to the member to be measured, a compressive stress is generated according to the force.
A pair of legs that are spaced apart to be attached to the compression part, disposed between the legs, the thickness of both ends in the cross-sectional shape intersecting the separation direction of the legs is thicker than the center part, A plate-like strain generating portion made of a magnetic material, a magnet that is arranged on a plane of the strain generating portion and whose magnetization direction is substantially perpendicular to the direction of stress acting on the strain generating portion, and the magnet via the strain generating portion A stress measuring method for measuring the compressive stress by attaching a stress measuring device having a magnetic sensor disposed on the opposite side of the magnetic sensor .
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JPH06148009A (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-27 | Aisin Seiki Co Ltd | Brake power measuring apparatus |
JPH0979922A (en) * | 1995-09-16 | 1997-03-28 | Yaskawa Electric Corp | Magnetostrictive sensor |
JPH10267055A (en) * | 1997-03-24 | 1998-10-06 | Akebono Brake Ind Co Ltd | Braking torque sensing method and device |
JP2000019003A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-21 | Yazaki Corp | Sensor unit for measuring load on vehicle |
JP3730478B2 (en) * | 2000-02-13 | 2006-01-05 | 矢崎総業株式会社 | Vehicle load measuring sensor unit and its mounting structure |
JP2003262548A (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-19 | Yazaki Corp | Sensor unit for measuring vehicle weight |
US6931940B2 (en) * | 2002-10-02 | 2005-08-23 | Delphi Technologies, Inc. | Magnetostrictive strain sensor with hall effect |
JP2005037264A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Komatsu Ltd | Force-detecting sensor |
JP2005098725A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Tdk Corp | Acceleration sensor |
JP2006145436A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Jtekt Corp | Rolling bearing apparatus with sensor |
JP4993401B2 (en) * | 2005-06-29 | 2012-08-08 | 日産自動車株式会社 | Stress sensor |
JP2007064778A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Ntn Corp | Bearing for wheel with sensor |
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