JP5866518B1 - 力センサおよび力検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易なコイル装置、並びにそれを用いた力センサおよび力検知装置を提供する。【解決手段】コイル装置５０は、磁性体にて中空部４０を囲む環状に形成されたコア４と、互いに電気的に絶縁された複数本の導線５３の束を有する電路構造体５１と、電路構造体５１の両端部に電気的に接続された接続構造体５２とを備える。電路構造体５１は、中空部４０を通してコア４に掛けられている。接続構造体５２は、一対の端子５５１，５５２を有し、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３を電気的に直列に接続して、複数本の導線５３にてコイル５を形成するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に力センサおよび力検知装置に関し、より詳細には、コアに導線が巻かれた構成のコイル装置を用いた力センサおよび力検知装置に関する。

従来、コイルを流れる電流によって磁化された磁性体の歪みに伴う透磁率の変化に基づいて、磁性体に加わる荷重を検知する磁歪式荷重センサが知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１記載の磁歪式荷重センサは、外部からの荷重を受ける強磁性体の荷重受け部と、荷重受け部の周囲に巻き回されるコイルと、荷重受け部及びコイルを収容する強磁性体のケースとから少なくとも構成されている。また、コイルは、荷重受け部の周囲に配置された樹脂から成るボビンに収納される。

荷重受け部は、ロッド形状であり、その高さ方向の中心軸を含む軸対称な領域は、貫通されて円柱形状の中空部をなしている。荷重受け部は、中空部にワイヤやケーブル等の棒状部材を密着して挿入することにより、棒状部材の軸方向に加わる荷重を受ける。

荷重受け部に荷重が加わると、逆磁歪効果によって荷重受け部の透磁率が変化して、コイルのインダクタンスを含む回路のインピーダンスが変化する。この磁歪式荷重センサは、このインピーダンス変化に伴うコイル両端の電圧変化を測定することで、荷重受け部の中空部に挿入される棒状部材の移動に起因する荷重を検出（検知）する。

特開２００４−２２６１９６号公報

上述したような磁歪式荷重センサ（力センサ）では、磁性体およびコイルからなるコイル装置が必要であり、コイル装置の製造においては、磁性体に導線を巻き付けてコイルを形成する作業が必要である。しかし、磁性体の大きさや形状によっては磁性体に導線を巻き付ける作業は容易でなく、コイル装置の製造が容易でない、という問題がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、製造が容易なコイル装置を用いた力センサおよび力検知装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の形態の力センサは、磁性体にて、中空部を囲む環状に形成されたコアと、互いに電気的に絶縁された複数本の導線の束を有し、前記中空部を通して前記コアに掛けられた電路構造体と、前記電路構造体の両端部に電気的に接続された接続構造体とを備え、前記接続構造体は、一対の端子を有し、前記一対の端子間において前記複数本の導線を電気的に直列に接続することにより、前記複数本の導線にてコイルを形成するように構成されているコイル装置を備え、前記コアには、前記一対の端子間を流れる電流によって生じる磁束が通る磁路が、前記中空部の周方向に沿って形成され、前記コアは、前記磁路が形成される面と交差する交差方向の一面に、荷重を受ける荷重受部を有し、前記交差方向の両側から前記コアを挟むように配置される第１プレートおよび第２プレートと、前記コアよりも弾性率の低い材料で形成され、前記第１プレートおよび前記第２プレートの両者間を位置決めする弾性体とをさらに備え、前記弾性体は、前記第１プレートの外周縁と、前記第２プレートの外周縁とに接着することで、前記第１プレートと前記第２プレートとによって前記交差方向の両側から挟まれるように、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に設けられることを特徴とする。

第２の形態の力センサは、第１の形態において、前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性を有する被覆部材で覆われたケーブルであることを特徴とする。

第３の形態の力センサは、第１の形態において、前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性および可撓性を有するベースフィルムの少なくとも一面に形成されたフレキシブル基板であることを特徴とする。

第４の形態の力センサは、第１の形態において、前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性を有する成形体の表面に形成された構造であることを特徴とする。

第５の形態の力センサは、第２または３の形態において、前記コアと前記接続構造体との間において、前記電路構造体を束ねる結束部材をさらに備えることを特徴とする。

第６の形態の力センサは、第１乃至５の何れかの形態において、前記コアは、前記中空部の周方向の一部に、他の部位よりも断面積の小さい取付部を有し、前記電路構造体は、前記取付部に掛けられていることを特徴とする。

第７の形態の力センサは、第１乃至６の何れかの形態において、前記第１プレート、前記第２プレート、前記弾性体および前記コイル装置は、検知ブロックを構成し、前記検知ブロックは、前記交差方向に貫通する通孔を有し、前記コイル装置は、前記通孔の周囲に配置され、前記検知ブロックは、前記交差方向と直交する平面に沿った向きに前記通孔を外部に開放する開口を有することを特徴とする。

第８の形態の力検知装置は、第１乃至７の何れかの形態の力センサと、前記コイル装置の磁気特性の変化に基づいて荷重を検知する検知回路とを備えることを特徴とする。

本発明は、コアの中空部を通した複数本の導線の束にてコイルが形成されるので、コイル装置を製造するに際して、一本の長い導線をコアに巻き付ける場合のようにコアの中空部に導線を何度も通す必要はなく、コアの中空部には電路構造体を一度通すだけでよい。その結果、コイル装置の製造が容易になる、という利点がある。

図１Ａは、実施形態１に係るコイル装置の斜視図である。図１Ｂは、図１ＡのＸ−Ｘ断面図である。 図２Ａ，図２Ｂは、実施形態１に係るコイル装置の製造方法を示す斜視図である。 実施形態１の変形例１に係るコイル装置の斜視図である。 図４Ａは、実施形態２に係るコイル装置の斜視図である。図４Ｂは、図４ＡのＸ−Ｘ断面図である。 実施形態２の変形例１に係るコイル装置の斜視図である。 実施形態２の変形例２に係るコイル装置の斜視図である。 実施形態３に係るコイル装置の斜視図である。 図８Ａは、実施形態３に係るコイル装置の電路構造体および接続構造体のみを示す斜視図である。図８Ｂは、実施形態３に係るコイル装置の接続構造体を示す平面図である。 図９Ａは、実施形態３の変形例１に係るコイル装置の電路構造体および接続構造体のみを示す斜視図である。図９Ｂは、実施形態３の変形例１に係るコイル装置の接続構造体を示す平面図である。 図１０Ａは、適用例１に係る力センサおよび力検知装置を示す概略図である。図１０Ｂは、適用例１に係る力センサの平面図である。図１０Ｃは、適用例１に係る力センサの断面図である。 適用例１に係る力検知装置における検知回路の概略図である。 図１２Ａは、中空部を有するコアにおける開磁路の磁束分布を示す図である。図１２Ｂは、中空部を有さないコアにおける開磁路の磁束分布を示す図である。 適用例１に係る力センサにおいて、基板以外の構造体を用いた構成を示す断面図である。 図１４Ａは、適用例２に係る力センサの断面図である。図１４Ｂは、適用例２に係る力センサの平面図である。 図１５Ａは、適用例２に係る力センサにおける基板の一例を示す平面図である。図１５Ｂは、適用例２に係る力センサにおける基板の他の一例を示す平面図である。 図１６Ａは、適用例２に係る力検知装置において、各検知部を検知回路に個別に接続した一例を示す概略図である。図１６Ｂは、適用例２に係る力検知装置において、各検知部を検知回路に個別に接続した一例を示す概略図である。 適用例２に係る力検知装置において、各検知部を検知回路に直列に接続した一例を示す概略図である。 適用例２に係る力センサの使用例を示す概略図である。 図１９Ａは、適用例２に係る力センサにおける検知部の配置の一例を示す平面図である。図１９Ｂは、適用例２に係る力センサにおける検知部の配置の一例を示す平面図である。 図２０Ａは、適用例２に係る力センサにおいて、正方形状の基板に検知部を配置した一例を示す平面図である。図２０Ｂは、適用例２に係る力センサにおいて、平面視で半円環形状の基板に検知部を配置した一例を示す平面図である。図２０Ｃは、適用例２に係る力センサにおいて、平面視で円環形状の基板に検知部を配置した一例を示す平面図である。 適用例２に係る力センサにおいて、絶縁体を配置した一例を示す断面図である。 適用例２に係る力センサにおいて、コイルを基板に形成した一例を示す平面図である。 適用例２に係る力センサにおいて、位置決め孔の代わりに凹部を設けた一例を示す断面図である。 適用例２に係る力センサにおいて、剛性体を配置した一例を示す断面図である。 図２５Ａは、適用例２に係る力センサにおいて、基板以外の構造体を用いた構成を示す断面図である。図２５Ｂは、適用例２に係る力センサにおいて、基板以外の構造体を用いた構成を示す平面図である。 図２６Ａは、適用例２に係る力センサにおいて、基板以外の構造体を用いた他の構成を示す断面図である。図２６Ｂは、適用例２に係る力センサにおいて、基板以外の構造体を用いた他の構成を示す平面図である。 図２７Ａは、適用例３に係る力センサの平面図である。図２７Ｂは、図２７ＡのＸ−Ｘ断面図である。 図２８Ａ，図２８Ｂは、それぞれ適用例３に係る力センサの使用例を示す概略図である。 図２９Ａ，図２９Ｂは、それぞれ適用例３に係る力センサの閉塞部材を備えた構成の平面図である。 図３０Ａ，図３０Ｂは、それぞれ適用例３に係る力センサにおいて、弾性体に規制部を備えた構成の側面図である。 図３１Ａ，図３１Ｂは、それぞれ適用例３に係る力センサにおいて、第１プレートおよび第２プレートに規制部を備えた構成を示す側面図である。 図３２Ａは、適用例３の変形例１に係る力センサの平面図である。図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。 図３３Ａ，図３３Ｂは、それぞれ適用例３の変形例１に係る力センサの使用例を示す概略図である。 図３４Ａ，図３４Ｂは、それぞれ適用例３の変形例１に係る力センサの閉塞部材を備えた構成の平面図である。 図３５Ａは、適用例３に係る力センサにおいて、他の閉塞部材を備えた構成の平面図である。図３５Ｂは、適用例３の変形例１に係る力センサにおいて、他の閉塞部材を備えた構成の平面図である。 図３６Ａ，図３６Ｂは、それぞれ適用例４に係る力センサにおいて、連結部がワイヤである構成の平面図である。 図３７Ａは、適用例４に係る力センサにおいて、弾性体に規制部を備えた構成の側面図である。図３７Ｂは、適用例４に係る力センサにおいて、第１プレートおよび第２プレートに規制部を備えた構成の側面図である。 図３８Ａは、適用例４に係る力センサにおいて、連結部がヒンジである構成の平面図である。図３８Ｂは、適用例４に係る力センサにおいて、連結部がヒンジである構成の側面図である。 図３９Ａ，図３９Ｂは、それぞれ適用例４の変形例１に係る力センサの平面図である。 図４０Ａ，図４０Ｂは、それぞれ適用例４の変形例２に係る力センサの平面図である。 図４１Ａは、適用例４の変形例１に係る力センサにおいて、閉塞部材を備えた構成の平面図である。図４１Ｂは、適用例４の変形例２に係る力センサにおいて、閉塞部材を備えた構成の平面図である。

以下では、本発明の実施形態に係るコイル装置、並びにそれを用いた力センサおよび力検知装置について説明する。まずはコイル装置について実施形態１〜３にて説明し、さらにそれ（コイル装置）を用いた力センサおよび力検知装置について適用形態（適用例１〜４）を示して説明する。ここでいう力センサおよび力検知装置は、コイル装置の磁性体の逆磁歪効果を利用して磁性体に加わる荷重を検知する力センサおよび力検知装置である。

（実施形態１）
（１．１）概要
本実施形態のコイル装置５０は、図１Ａ，図１Ｂに示すように磁性体にて中空部４０を囲む環状に形成されたコア４と、複数本の導線５３の束を有する電路構造体５１と、電路構造体５１の両端部に電気的に接続された接続構造体５２とを備える。複数本の導線５３は互いに電気的に絶縁されている。電路構造体５１は、中空部４０を通してコア４に掛けられている。接続構造体５２は、一対の端子５５１，５５２を有し、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３を電気的に直列に接続して、複数本の導線５３にてコイル５を形成するように構成されている。

ここで、電路構造体５１とコア４との関係は、電路構造体５１が中空部４０を通してコア４に掛けられていればよく、電路構造体５１がコア４に接していてもよく、接していなくてもよい。電路構造体５１が中空部４０を通してコア４に掛けられている状態とは、電路構造体５１が中空部４０を通してコア４の一部を囲むようにコア４に取り付けられている状態を意味する。言い換えれば、電路構造体５１は、コア４に対して幾重にも巻き付けられるのではなく、複数本の導線５３からなるコイル５とコア４とが磁気的に結合する程度に、コア４の一部に緩く絡まるように設けられている。また、本実施形態における「端子」は、必ずしも、電線を接続するための部品として実体を有しなくてもよく、例えば電子部品のリードや、プリント基板に含まれる導体の一部であってもよい。

すなわち、本実施形態のコイル装置５０では、一本の長い導線をコア４に巻き付けてコイル５が形成されるのではなく、コア４の中空部４０を通した複数本の導線５３の束にてコイル５が形成されている。そのため、コイル装置５０を製造するに際して、一本の長い導線をコア４に巻き付ける場合のようにコア４の中空部４０に導線を何度も通す必要はなく、コア４の中空部４０には複数本の導線５３の束（電路構造体５１）を一度通すだけでよい。その結果、コイル装置５０の製造が容易になる、という利点がある。

このように構成されるコイル装置５０は、後述する力センサ（および力検知装置）に限らず、例えば電流を計測するために用いられるＣＴ（Current Transformer）センサなど、コア入りコイルとしての各種の用途に適用可能である。

（１．２）具体的構成
以下、本実施形態のコイル装置５０について詳細に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、以下の説明では、コア４における中空部４０の貫通方向（コア４の厚さ方向）を上下方向として説明するが、この方向はコイル装置５０の使用形態を限定する趣旨ではない。

本実施形態のコイル装置５０は、図１Ａに示すように、コア４と、電路構造体５１と、接続構造体５２とを備えている。

コア４は、例えばＮｉ（ニッケル）−Ｚｎ（亜鉛）フェライト等の磁性体により形成されている。本実施形態のコイル装置５０では、コア４は、上下方向を厚さ方向とする円盤形状に形成され、厚さ方向（上下方向）に貫通する円形状の中空部４０が形成されている。言い換えれば、コア４は平面視で円環状に形成されており、中空部４０を有するトロイダルコアである。なお、本実施形態のコイル装置５０は、磁性体の逆磁歪効果を利用して磁性体に加わる荷重を検知する力センサに適用されるので、コア４は、コア４に荷重が加わると逆磁歪効果を奏する磁性体で形成される。逆磁歪効果とは、磁化されたコア４が荷重を加えられることで歪み、この歪みによりコア４の透磁率が変化する効果をいう。

コア４は、中空部４０の周方向の一部に、他の部位よりも断面積の小さい取付部４１を有しており、電路構造体５１は、取付部４１に掛けられている。すなわち、電路構造体５１は、コア４の周方向の一部に設けられた取付部４１に取り付けられている。取付部４１は、コア４の他の部位（取付部４１以外の部位）に比べて、断面積（中空部４０の周方向に直交する断面の面積）が小さく、つまり細く形成されている。ここでは、取付部４１は、コア４の厚さ方向（上下方向）およびコア４の径方向の両方について、コア４の他の部位よりも細く形成されている。このため、本実施形態のコイル装置５０では、電路構造体５１がコア４の厚さ方向の両面（上面および下面）から突出しないように、上下方向においてコア４の幅内に電路構造体５１を収めることができる。さらに、電路構造体５１がコア４から中空部４０内に突出しないように、コア４の径方向においてコア４の幅内に電路構造体５１を収めることができる。なお、取付部４１を上記の寸法で設計するか否かは任意である。

電路構造体５１は、図１Ｂに示すように、複数本の導線５３が、電気絶縁性を有する被覆部材５１３で覆われたケーブルである。ここでは、一例として、ケーブル（電路構造体５１）は、複数本の細線同軸ケーブルがジャケット（外皮）で覆われたフラット同軸ケーブルである。ここでいう細線同軸ケーブルは、極細の撚り線からなる中心導体（心線）が誘電体およびシールドで覆われた構造である。このフラット同軸ケーブルでは、複数本の中心導体の各々は導線５３に相当し、誘電体およびジャケットが被覆部材５１３に相当する。なお、ここでは電路構造体５１は導線５３を６本有する、多芯（６芯）ケーブルである。これら６本の導線５３を区別する場合には導線５３１〜５３６として区別する。

図１Ｂの例では、電路構造体５１は、複数本の導線５３の長手方向に長い帯状に形成されている。そして、少なくとも電路構造体５１の長手方向の両端部においては、複数本（ここでは６本）の導線５３１〜５３６が電路構造体５１の幅方向（短手方向）に沿って一列に並ぶように、複数本の細線同軸ケーブルが一体化されている。これにより、電路構造体５１においては複数本の導線５３の束が形成されている。電路構造体５１の短手方向の寸法は、取付部４１の寸法（中空部４０の周方向における寸法）よりも小さい。このように構成される電路構造体５１の長手方向の両端部は、接続構造体５２に電気的に接続されている。

なお、電路構造体５１においては複数本の導線５３が束ねられていればよく、電路構造体５１の長手方向の両端部以外では、複数本の細線同軸ケーブル（複数本の導線５３）はばらけるように設けられていてもよいし、一体化されていてもよい。本実施形態では、電路構造体５１の長手方向の両端部以外で、複数本の細線同軸ケーブルがばらけるように設けられている。

電路構造体５１は、長手方向の中央部がコア４の中空部４０内に位置するようにコア４に通された状態で、中空部４０からはみ出た部分がコア４の径方向に沿ってコア４の外方に向けて曲げられている。ここでは、電路構造体５１のうち中空部４０内に位置する部位を挿通部５１０とし、電路構造体５１の長手方向における挿通部５１０の両側の部位を第１引出部５１１および第２引出部５１２とする。第１引出部５１１および第２引出部５１２は、挿通部５１０の両端縁から同じ向きに延長されており、上下方向（コア４の厚さ方向）において互いに対向する。これにより、電路構造体５１は、挿通部５１０と第１引出部５１１と第２引出部５１２とで取付部４１を囲むようにして、コア４に取り付けられる。

なお、以下では、第１引出部５１１と第２引出部５１２との対向方向（上下方向）において、コア４から見て第１引出部５１１側を下方、第２引出部５１２側を上方として説明する。

接続構造体５２は、本実施形態では電路構造体５１の（長手方向の）両端部に電気的に接続されたコネクタ装置である。この接続構造体（コネクタ装置）５２は、互いに機械的に結合されかつ電気的に接続される第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とで構成されている。第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とは着脱自在である。第１コネクタ５２１は、第１引出部５１１における挿通部５１０とは反対側の端部に電気的に接続されている。第２コネクタ５２２は、第２引出部５１２における挿通部５１０とは反対側の端部に電気的に接続されている。そのため、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とが互いに接続された状態では、電路構造体５１の両端部同士が接続構造体５２を介して機械的に結合されかつ電気的に接続されることになる。

第１コネクタ５２１および第２コネクタ５２２の各々は複数の端子を有しており、複数の端子の各々には、電路構造体５１の複数本の導線５３が１本ずつ電気的に接続される。ここで、第１コネクタ５２１および第２コネクタ５２２の各々の端子数（コンタクト数）は、少なくとも電路構造体５１の導線５３の本数（ここでは６本）よりも１本多く設定されている。本実施形態では、第１コネクタ５２１および第２コネクタ５２２の各々の端子数は「７」である。これら複数の端子の各々には端子番号が割り当てられており、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とが互いに接続された状態では、同一の端子番号の端子同士が接続導体５４１〜５４７を介して電気的に接続されることになる。ここで、接続導体５４１〜５４７の各々は、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２との間において、端子同士を電気的に接続するコンタクトからなる。以下では、接続導体５４１〜５４７のうち、端子番号「ｎ番」（ｎは自然数）の端子に接続される接続導体５４ｎを、端子番号「ｎ番」の接続導体５４ｎという。

電路構造体５１は、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とで、導線５３の接続される端子の端子番号が１つずつずれるように、接続構造体５２に対して電気的に接続されている。図１Ｂの例では、第１コネクタ５２１において、「１番」の接続導体５４１に導線５３１が接続され、同様に、「２番」〜「６番」の接続導体５４２〜５４６に導線５３２〜５３６が一対一に対応して接続されている。一方、第２コネクタ５２２においては、「２番」の接続導体５４２に導線５３１が接続され、同様に、「３番」〜「７番」の接続導体５４３〜５４７に導線５３２〜５３６が一対一に対応して接続されている。

これにより、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とが接続された状態で、第２コネクタ５２２における「１番」の端子５５２と、第１コネクタ５２１における「７番」の端子５５１との間において、複数本の導線５３が電気的に直列に接続されることになる。つまり、接続構造体５２は、一対の端子５５１，５５２を有しており、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３を電気的に直列に接続するように構成されている。

具体的には、一対の端子５５１，５５２のうち一方の（第１の）端子５５２には、接続導体５４１を介して導線５３１の一端が電気的に接続され、導線５３１の他端には、接続導体５４２を介して導線５３２の一端が電気的に接続される。導線５３２の他端には、接続導体５４３を介して導線５３３の一端が電気的に接続され、導線５３３の他端には、接続導体５４４を介して導線５３４の一端が電気的に接続される。導線５３４の他端には、接続導体５４５を介して導線５３５の一端が電気的に接続され、導線５３５の他端には、接続導体５４６を介して導線５３６の一端が電気的に接続される。導線５３６の他端には、接続導体５４７を介して、一対の端子５５１，５５２のうち他方の（第２の）端子５５１が電気的に接続される。

このように一対の端子５５１，５５２間において直列に接続された複数本の導線５３１〜５３６は、コア４の取付部４１の周囲に巻き回された１本の導線（巻線）と等価である。したがって、本実施形態の構成によれば、複数本の導線５３は取付部４１に取り付けられたコイル５を形成することになる。これにより、本実施形態のコイル装置５０は、円環状のコア（トロイダルコア）４にコイル５が取り付けられたトロイダルコイルを構成する。ここで、導線５３の本数がコイル５の巻数となるため、６本の導線５３が設けられた本実施形態では、コイル５の巻数は「６」となる。

上述した構成のコイル装置５０においては、一対の端子５５１，５５２がコイル５の両端に相当するため、一対の端子５５１，５５２を用いてコイル５を外部回路に電気的に接続することが可能である。例えば、一対の端子５５１，５５２に一対の接続用電線を接続することで、一対の接続用電線を介して、外部回路とコイル５との電気的な接続が実現可能である。

（１．３）製造方法
次に、上述したように構成されるコイル装置５０の製造方法について、図２Ａ，図２Ｂを参照して説明する。

まず、図２Ａに示すように、両端部に接続構造体５２（第１コネクタ５２１および第２コネクタ５２２）が接続された電路構造体５１と、コア４とを用意する。図２Ａにおいて、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２との接続は解除されている。この状態で、第２コネクタ５２２をコア４の下方から中空部４０に通すことにより、電路構造体５１がコア４の中空部４０を貫通した状態とする。このとき、電路構造体５１がコア４のうち取付部４１に掛けられるように、電路構造体５１とコア４との位置関係が定められている。

その後、図２Ｂに示すように、第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とを互いに接続する。これにより、電路構造体５１の両端部同士が機械的に結合されかつ電気的に接続されることになり、複数本の導線５３によってコイル５が形成される。

（１．４）効果
以上説明した本実施形態のコイル装置５０では、一本の長い導線をコア４に巻き付けてコイル５が形成されるのではなく、コア４の中空部４０を通した複数本の導線５３の束（電路構造体５１）にてコイル５が形成されている。そのため、コイル装置５０を製造するに際して、一本の長い導線をコア４に巻き付ける場合のようにコア４の中空部４０に導線を何度も通す必要はなく、コア４の中空部４０には複数本の導線５３の束（電路構造体５１）を一度通すだけでよい。その結果、コイル装置５０の製造が容易になる、という利点がある。

すなわち、本実施形態の構成を適用することで、自動巻線機を用いた場合でも製造が困難なトロイダルコイルを手作業で簡単に製造することができる。とくに、比較的小型のコイル装置５０であれば、コア４の中空部４０に導線を何度も通すことは困難であるため、本実施形態の構成を適用することは有用である。

さらに、このコイル装置５０は、中空部４０を有するコア４に対してコイル５が取り付けられた構成であるから、コイル５の通電時、コア４には中空部４０の周方向に沿った磁路（磁気回路）が形成される。この磁路は、閉磁路である。したがって、このコイル装置５０では、コア４から外部への磁束の漏れが生じ難いので、磁束の漏れを防ぐために強磁性体のケースを設ける必要がない。

なお、本実施形態のように電路構造体（複数本の導線５３）がコア４に緩く絡まるように取り付けられている場合、一本の長い導線をコア４に巻き付ける場合に比べて、コイル装置５０の特性（インダクタンス等）の設計精度が低くなる可能性がある。ただし、後述する力センサのように、コイル装置５０の特性の絶対値でなく、特性の変化（相対値）を利用する用途であれば、コイル装置５０の特性の設計精度は比較的低くてもよく、本実施形態のコイル装置５０で十分適用可能である。

また、本実施形態のように、電路構造体５１は、複数本の導線５３が、電気絶縁性を有する被覆部材５１３で覆われたケーブルであることが好ましい。この構成によれば、汎用のケーブルにて電路構造体５１を実現できるため、コイル装置５０の製造がさらに容易になる。しかも、ケーブルの芯数（心数）、つまり導線の本数によってコイル５の巻数を変更可能であり、芯数の異なるケーブルを用いることで、様々な巻数のコイルを実現することができる。

また、本実施形態のように、コア４は、中空部４０の周方向の一部に、他の部位よりも断面積の小さい取付部４１を有し、電路構造体５１は、取付部４１に掛けられていることが好ましい。この構成によれば、電路構造体５１がコア４の厚さ方向の両面（上面および下面）から突出しないように、コア４の厚さ方向の幅内に電路構造体５１を収めることができる。さらに、電路構造体５１がコア４から中空部４０内に突出しないように、コア４の径方向においてコア４の幅内に電路構造体５１を収めることができる。

（１．５）変形例
図３は、実施形態１の変形例１を示している。変形例１においては、コイル装置５０は、コア４と接続構造体５２との間において、電路構造体５１を束ねる結束部材５６をさらに備えている。図３の例では、結束部材５６は帯状の粘着テープであって、中空部４０の外側において、電路構造体５１のうち第１引出部５１１と第２引出部５１２とを束ねている。結束部材５６は、少なくとも上下方向における第１引出部５１１と第２引出部５１２との間隔を、コア４の厚さ寸法に比べて小さくするように第１引出部５１１と第２引出部５１２とを束ねていればよい。

変形例１によれば、複数本の導線５３を含む電路構造体５１が、コア４近傍においてコア４の一部（取付部４１）を囲むようなループを形成することになるので、複数本の導線５３からなるコイル５とコア４との磁気的な結合度が向上する。ここで、結束部材５６は、第１引出部５１１と第２引出部５１２とを密着させていることが好ましく、これによりコイル５とコア４との磁気的な結合度がさらに向上する。また、結束部材５６の位置は、コア４と接続構造体５２との間であればよいが、コア４に近い方が好ましい。なお、結束部材５６は、コア４と接続構造体５２との間において電路構造体５１を束ねる構成であればよく、粘着テープに限らず、例えば結束バンドやクリップなどであってもよい。さらに、結束部材５６は、第１引出部５１１と第２引出部５１２とを接着する接着剤などでもよい。

また、実施形態１の他の変形例を以下に列挙する。

電路構造体５１は、複数本の導線５３が、電気絶縁性を有する被覆部材５１３で覆われたケーブルであればよく、フラット同軸ケーブルに限らず、例えば汎用のフラットケーブルや丸型ケーブルなどであってもよい。さらに、ケーブルの芯数、つまり導線５３の本数も６本に限らず、５本以下または７本以上であってもよい。

また、コイル装置５０は、中空部４０を有するコア４に電路構造体５１が掛けられた構成であればよく、円環状のコア（トロイダルコア）４を採用したトロイダルコイルに限らず、例えば矩形状や三角形状、多角形状など、各種のコア４を採用可能である。

また、複数本の導線５３は、コア４に対して一重巻きとなる単層構造に限らず、複層構造であってもよい。具体的には、複数本の導線５３が電路構造体５１の幅方向だけでなく、電路構造体５１の厚さ方向に複数層設けられたフラットケーブルを用いたり、電路構造体５１をコア４に対して複数回掛け回したりすることにより、複層構造が実現される。電路構造体５１をコア４に対して複数回掛け回す場合でも、一本の長い導線をコア４に巻き付けて、巻数が同じコイル５を形成する場合に比べれば、コイル装置５０の製造が容易になる。

また、実施形態１では、電路構造体５１はコア４の中空部４０内において所定の曲率半径で曲げられているが、この構成に限らず、挿通部５１０と、第１引出部５１１および第２引出部５１２の各々との境界部分で略直角に折り曲げられていてもよい。この場合、電路構造体５１とコア４との間の隙間（ギャップ）を小さくすることができ、複数本の導線５３からなるコイル５とコア４との磁気的な結合度が向上する。

また、接続構造体５２は、本実施形態では第１コネクタ５２１と第２コネクタ５２２とからなるコネクタ装置であるが、この構成に限らず、例えば端子台やプリント基板などでもよい。接続構造体５２がプリント基板からなる例については、実施形態２，３にて説明する。さらに、電路構造体５１の両端部同士がリード線や半田を用いた空中配線により、直接的に接続されていてもよく、この場合にはリード線や半田が接続構造体５２に相当する。

（実施形態２）
本実施形態のコイル装置５０は、図４Ａ，図４Ｂに示すように、電路構造体５１がフレキシブル基板である点で、実施形態１のコイル装置５０と相違する。フレキシブル基板は、複数本の導線５３が電気絶縁性および可撓性を有するベースフィルム５１４の少なくとも一面に形成された構造である。また、本実施形態では、接続構造体５２はプリント基板である。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

ここでいうフレキシブル基板には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）およびフレキシブルフラットケーブル（ＦＰＣ：Flexible Flat Cable）が含まれている。すなわち、フレキシブル基板は、ベースフィルム５１４の少なくとも一面に、金属箔（例えば銅箔）からなる複数本の導線５３が形成された構成であり、全体として可撓性を有する基板であればよい。なお、図４Ａ，図４Ｂの例では、複数本の導線５３は、ベースフィルム５１４の一面にのみ形成されている。

接続構造体５２としてのプリント基板は、ガラスエポキシ基板などのリジッド基板である。この接続構造体（プリント基板）５２は、厚さ方向の各面に複数の端子を有しており、複数の端子の各々には、電路構造体５１の複数本の導線５３が１本ずつ電気的に接続される。ここで、端子はプリント基板の厚さ方向の各面に形成された接続用パッド（金属箔）からなる。プリント基板の厚さ方向の両面間において端子同士を電気的に接続する接続導体５４１〜５４７は、ここではスルーホール導体からなる。

本実施形態においても実施形態１と同様に、「１番」の接続導体５４１と、「７番」の接続導体５４７との間において、複数本の導線５３が電気的に直列に接続されている。つまり、接続構造体５２は、一対の端子５５１，５５２を有しており、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３を電気的に直列に接続するように構成されている。本実施形態では、「７番」の接続導体５４７に接続された接続用パッドが端子５５１を構成し、「１番」の接続導体５４１に接続された接続用パッドが端子５５２を構成する。

以上説明した本実施形態の構成によれば、フレキシブル基板にて電路構造体５１を実現できるため、コイル装置５０の製造が容易である。しかも、電路構造体５１がケーブルからなる場合に比べて、電路構造体５１の薄型化が可能であり、コイル装置５０のさらなる小型化（薄型化）を実現することができる。

また、接続構造体５２はプリント基板であるから、接続構造体５２がコネクタ装置である場合に比べて、接続構造体５２の簡略化および薄型化を図ることができる。つまり、電路構造体５１と接続構造体５２との間の接続形態は半田接合などで実現できるので、簡単な構成でかつ上下方向の寸法も比較的小さく抑えることができる。

（２．１）変形例
図５は、実施形態２の変形例１を示している。変形例１においては、電路構造体５１の両端部は、接続構造体５２の厚さ方向の一面（上面）に接続されている。変形例１では、接続構造体５２の厚さ方向の一面上であってコア４と接続構造体５２とが並ぶ方向（第１引出部５１１および第２引出部５１２の延長方向）において、電路構造体５１の両端部が離間して配置されている。

図６は、実施形態２の変形例２を示している。変形例２においては、変形例１と同様に、電路構造体５１の両端部は、接続構造体５２の厚さ方向の一面（上面）に接続されている。変形例２では、接続構造体５２の厚さ方向の一面上であってコア４と接続構造体５２とが並ぶ方向（第１引出部５１１および第２引出部５１２の延長方向）と直交する方向において、電路構造体５１の両端部が離間して配置されている。

なお、これら第１および変形例２では、端子はプリント基板の厚さ方向の一面に形成された接続用パッド（金属箔）からなる。プリント基板の厚さ方向の一面において端子同士を電気的に接続する接続導体は、プリント基板の厚さ方向の一面に形成された金属箔（例えば銅箔）からなる。つまり、接続構造体５２は片面プリント基板からなる。このような構成の接続構造体５２については、実施形態３にて詳述する。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。また、実施形態２で説明した構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

（実施形態３）
本実施形態のコイル装置５０は、図７および図８Ａ，図８Ｂに示すように、電路構造体５１が成形体５１５を有する構造である点で、実施形態２のコイル装置５０と相違する。この電路構造体５１は、複数本の導線５３が、電気絶縁性を有する成形体５１５の表面に形成された構造である。以下、実施形態２と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態における電路構造体５１は、樹脂やセラミックスからなる成形体５１５の表面に立体的に金属箔（例えば銅箔）にて複数本の導線５３を形成した成形回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Devices）である。ここで、成形体５１５は、挿通部５１０と、第１引出部５１１および第２引出部５１２の各々とが略直交し、かつ第１引出部５１１と第２引出部５１２とが互いに平行となるように形成されている。これにより、成形体５１５は、接続構造体５２としてのプリント基板の一面に実装された状態で、接続構造体５２との間に空間を形成する。この空間には、コア４の一部（取付部４１）が位置することになる。

複数本の導線５３（ここでは４本の導線５３１〜５３４）は、図８Ａに示すように、成形体５１５のうち中空部４０の周方向に直交する一端面、つまり電路構造体５１の幅方向の一端面に形成されている。

また、本実施形態の接続構造体５２は、厚さ方向の一面に端子としての接続用パッド（金属箔）５７１〜５７８が形成された片面プリント基板である。これら複数の接続用パッド５７１〜５７８には、電路構造体５１の両端部において、複数本の導線５３が半田等により接続される。本実施形態では、接続導体５４１〜５４３は、プリント基板の厚さ方向の一面に形成された金属箔（例えば銅箔）からなる。これら接続導体５４１〜５４３は、電路構造体５１の一端部に接続された接続用パッド５７１〜５７４と、電路構造体５１の他端部に接続された接続用パッド５７５〜５７８とを電気的に接続する。

ここでは、導線５３４に電気的に接続された接続用パッド５７４が端子５５１を構成し、導線５３１に電気的に接続された接続用パッド５７５が端子５５２を構成する。接続導体５４１〜５４３は、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３が電気的に直列に接続されるように、接続用パッド５７１〜５７３と接続用パッド５７６〜５７８とを一対一で電気的に接続する。つまり、電路構造体５１の一端部に接続された接続用パッド５７１〜５７４と、電路構造体５１の他端部に接続された接続用パッド５７５〜５７８とは、１つずつずらして接続導体５４１〜５４３にて接続される。

以上説明した本実施形態の構成によれば、成形回路部品にて電路構造体５１を実現できるため、コイル装置５０の製造が容易である。しかも、電路構造体５１がケーブルからなる場合に比べて、複数本の導線５３間の間隔を狭めることが可能であり、導線５３の本数を増やすことができる。

（３．１）変形例
図９Ａ，図９Ｂは、実施形態３の変形例を示している。本変形例においては、複数本の導線５３（ここでは５本の導線５３１〜５３５）は、成形体５１５の外周面に形成されている。つまり、複数本の導線５３は、中空部４０の周方向に沿って並ぶように配置されている。

接続構造体５２において、接続導体５４１〜５４４は、電路構造体５１の一端部に接続された接続用パッド５７１〜５７５と、電路構造体５１の他端部に接続された接続用パッド５７６〜５８０とを電気的に接続する。ここでは、導線５３５に電気的に接続された接続用パッド５７５が端子５５１を構成し、導線５３１に電気的に接続された接続用パッド５７６が端子５５２を構成する。接続導体５４１〜５４４は、一対の端子５５１，５５２間において複数本の導線５３が電気的に直列に接続されるように、接続用パッド５７１〜５７４と接続用パッド５７７〜５８０とを一対一で電気的に接続する。つまり、電路構造体５１の一端部に接続された接続用パッド５７１〜５７５と、電路構造体５１の他端部に接続された接続用パッド５７６〜５８０とは、１つずつずらして接続導体５４１〜５４４にて接続される。

その他の構成および機能は実施形態２と同様である。また、実施形態３で説明した構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

（適用形態）
以下、図１０〜図４２を参照して、上記各実施形態で説明したコイル装置５０を用いた力センサ２および力検知装置１について説明する。ここでいう力センサ２および力検知装置１は、コイル装置５０の磁性体（コア４）の逆磁歪効果を利用して磁性体（コア４）に加わる荷重を検知する。

以下の適用例に示す力センサ２は、上記各実施形態で説明したコイル装置５０を検知部２０として備えている。この力センサ２において、コア４には、一対の端子５５１，５５２間を流れる電流によって生じる磁束が通る磁路Ｍ１（図１０Ｂ参照）が、中空部４０の周方向に沿って形成される。コア４は、磁路Ｍ１が形成される面と交差する交差方向（上下方向）の一面に、荷重を受ける荷重受部４２（図１０Ｂ参照）を有する。つまり、この力センサ２においては、磁路Ｍ１が形成される面と交差する「交差方向」が、荷重の検知方向となるので、以下では「交差方向」を「検知方向」ともいう。

また、以下の適用例に示す力センサ２は、検知方向（交差方向）の両側からコア４を挟むように配置される第１プレート２１（図１０Ｃ参照）および第２プレート２２（図１０Ｃ参照）と、弾性体２３（図１０Ｃ参照）とをさらに備える。弾性体２３は、コア４よりも弾性率の低い材料で形成され、第１プレート２１および第２プレート２２の両者間を位置決めする。ただし、上記各実施形態で説明したコイル装置５０を用いた力センサ２において、第１プレート、第２プレート、および弾性体２３は必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

また、以下の適用例に示す力検知装置１（図１０Ａ参照）は、力センサ２と、検知回路３（図１０Ａ参照）とを備えている。検知回路３は、コイル５の磁気特性（インダクタンスまたはコンダクタンス）の変化に基づいて荷重を検知する。

（適用例１）
適用例１の力検知装置１は、図１０Ａに示すように、力センサ２と、検知回路３とを備えている。また、適用例１の力センサ２は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、検知部２０と、第１プレート２１と、第２プレート２２と、弾性体２３と、基板（構造体）２４とを備えている。なお、図１０Ｂでは、第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。

検知部２０は、図１０Ａに示すように、磁性体で形成されるコア４と、コア４と磁気的に結合するコイル５とを備える。すなわち、検知部２０は、上記各実施形態で説明したコイル装置５０にて構成されている。

コア４の内部には、図１０Ｂに示すように、コイル５の通電時に生じる磁束が通る。このため、コア４には、中空部４０の周方向に沿った磁路（磁気回路）Ｍ１が形成される。この磁路Ｍ１は、閉磁路である。したがって、本適用例の力センサ２では、コア４から外部への磁束の漏れが生じ難いので、磁束の漏れを防ぐために強磁性体のケースを設ける必要がない。

第１プレート２１および第２プレート２２は、何れも例えば金属材料で形成される板状の部材である。第１プレート２１は、図１０Ｂに示すように、平面視で円形状に形成されている。また、第２プレート２２は、第１プレート２１と同様に平面視で円形状に形成されている。第１プレート２１は、図１０Ｃに示すように、コア４の下面に接する形でコア４の下側に配置される。また、第２プレート２２は、図１０Ｃに示すように、コア４の上面に接する形でコア４の上側に配置される。つまり、第１プレート２１および第２プレート２２は、上下方向（検知方向）の両側からコア４を挟むように配置される。

なお、第１プレート２１および第２プレート２２の形状は、平面視で円形状に限定されず、例えば平面視で矩形状や円環形状であってもよい。また、第１プレート２１および第２プレート２２は、想定される荷重に耐え得る強度を有していればよい。さらに、第１プレート２１および第２プレート２２は金属材料で形成されていなくてもよく、例えばＣＦＲＰ（Carbon-Fiber-Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）等の樹脂材料で形成されていてもよい。

弾性体２３は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂を主成分とする接着剤である。弾性体２３は、第１プレート２１の上面の外周縁と、第２プレート２２の下面の外周縁とに接着することで、第１プレート２１および第２プレート２２を互いに結合する。弾性体２３は、接着剤に限定されず、コア４を形成する材料よりも弾性率の低い材料で形成されていればよい。また、弾性体２３は、第１プレート２１および第２プレート２２の両者間を位置決めする構成であればよい。

基板２４は、図１０Ｃに示すように、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３で囲まれる空間内に収納されている。基板２４は、その外周縁が弾性体２３に接することで固定されている。また、基板２４は、図１０Ｃに示すように平面視で円環形状に形成されており、その中央部は、コア４の径寸法よりも僅かに大きい径寸法を有する平面視で円形状の位置決め孔２４０となっている。この位置決め孔２４０にコア４が嵌まり込むことで、コア４が所定の位置に位置決めされる。言い換えれば、基板（構造体）２４は、第１プレート２１および第２プレート２２の間に配置され、検知部２０を所定の位置に位置決めするための部材である。また、基板（構造体）２４は、上下方向（検知方向）に貫通する位置決め孔２４０を有している。そして、コア４が、位置決め孔２４０の内側に配置される。なお、位置決め孔２４０の形状は、平面視で円形状に限定されず、例えば平面視で矩形状であってもよい。つまり、位置決め孔２４０は、コア４が嵌まり込む形状であればよい。

検知回路３は、図１１に示すように、発振回路３０と、周期計測回路３１と、二乗回路３２と、温度補償回路３３と、信号処理回路３４とを備えている。発振回路３０は、コイル５を含む共振回路３５の発振を維持するように構成されている。また、発振回路３０は、共振回路３５の共振周波数に対応する周波数で発振する発振信号を出力するように構成されている。周期計測回路３１は、発振回路３０から出力される発振信号の周期を計測し、計測した周期に対応する信号を出力するように構成されている。二乗回路３２は、周期計測回路３１から出力される信号の二乗値を演算して出力するように構成されている。温度補償回路３３は、温度補償処理により、二乗回路３２から出力される信号の温度変動を抑制するように構成されている。信号処理回路３４は、温度補償回路３３から出力される信号に基づいて、コア４に加わる荷重の変化を検知するように構成されている。

共振回路３５の等価回路は、図１１に示すように、インダクタＬ１および抵抗Ｒ１の直列回路と、キャパシタＣ１との並列回路とで構成される。ここでは、インダクタＬ１のインダクタンスは、コイル５のインダクタンスと等価である。また、抵抗Ｒ１の抵抗値は、コイル５の巻線抵抗の抵抗値と等価である。また、キャパシタＣ１の容量値は、コイル５の寄生容量の容量値と等価である。なお、共振回路３５は、コイル５と並列にキャパシタを電気的に接続することで構成してもよい。

本適用例の力センサ２では、検知回路３は、基板２４に電子部品を実装することで構成されている。言い換えれば、基板（構造体）２４には、回路（検知回路３）が形成されている。つまり、本適用例の力検知装置１では、力センサ２と一体に検知回路３が設けられている。なお、検知回路３は基板２４に設けられる必要はなく、基板２４とは別体で設けられていてもよい。更に、検知回路３は、例えば力センサ２の外部の基板に設けられていてもよい。すなわち、本適用例の力検知装置１では、力センサ２と別体に検知回路３が設けられていてもよい。

以下、本適用例の力センサ２および力検知装置１の動作について説明する。先ず、外部の電源からコイル５に電流を供給することで、コア４が磁化され、磁路Ｍ１が形成される。ここでは、検知回路３の発振回路３０がコイル５に電流を供給する。

次に、第１プレート２１の下面に上向きに荷重（図１０Ｃに示す上向きの矢印参照）が加わると、弾性体２３が撓むことにより第１プレート２１が押し上げられ、第１プレート２１を介してコア４に荷重が加わる。すると、逆磁歪効果により、荷重の大きさに応じてコア４の透磁率が変化するため、コイル５のインダクタンスが変化する。同様に、第２プレート２２の上面に下向きに荷重（図１０Ｃに示す下向きの矢印参照）が加わると、弾性体２３が撓むことにより第２プレート２２が押し下げられ、第２プレート２２を介してコア４に荷重が加わる。このとき、コア４においては、磁路Ｍ１が形成される面と交差する検知方向の一面（ここでは上面）からなる荷重受部４２（図１０Ｂ参照）にて、荷重を受けることになる。この場合も、荷重の大きさに応じてコイル５のインダクタンスが変化する。つまり、本適用例の力センサ２では、コア４（検知部２０）は、上下方向（検知方向）に沿う向きに第１プレート２１および第２プレート２２からかかる荷重を受けるように構成されている。

コイル５のインダクタンスが変化すると、コイル５を含む共振回路３５の共振周波数が変化する。このため、発振回路３０が共振回路３５の共振周波数に対応する周波数の発振信号を出力し、周期計測回路３１が発振信号の周期に対応する信号を出力する。ここで、発振信号の周期は、等価回路におけるインダクタＬ１のインダクタンスとキャパシタＣ１の容量値との積の平方根で表される。そして、二乗回路３２が周期計測回路３１の出力信号の二乗値を演算して出力するため、二乗回路３２の出力信号は、コイル５のインダクタンスの変化に対して直線的に変化する。二乗回路３２の出力信号は、温度補償回路３３により温度変動分が補正される。そして、信号処理回路３４は、温度補償回路３３の出力信号に基づいてコイル５のインダクタンスを演算し、コイル５のインダクタンスの変化量からコア４に加わる荷重を演算する。つまり、検知回路３は、コイル５のインダクタンスの変化に基づいてコア４に加わる荷重を検知する。

上述のように、本適用例の力センサ２は、第１プレート２１と第２プレート２２とで検知部２０を挟み、第１プレート２１および第２プレート２２の両者間を弾性体２３で位置決めした構成となっている。このため、本適用例の力センサ２では、第１プレート２１および第２プレート２２に起歪部を設ける加工が必要ではないので、第１プレート２１および第２プレート２２の厚さ方向の寸法を小さくすることができる。したがって、本適用例の力センサ２は、第１プレート２１および第２プレート２２の厚さ方向の寸法を小さくすることで、薄型化を図ることができる。また、本適用例の力センサ２は、弾性体２３を備えている。このため、本適用例の力センサ２は、第１プレート２１または第２プレート２２に荷重が加わると、コア４に荷重が適正に伝わり易いので、荷重の検知精度を向上させることができる。

また、本適用例の力センサ２では、コイル５の通電時に形成される磁路Ｍ１が閉磁路となるようにコイル５を設けているが、コイル５は、図１２Ａに示すように、導線をコア４の外周に沿って巻き付けることで構成されていてもよい。この構成では、コイル５の通電時に生じる磁束は、コア４の内側のみならずコア４の外側も通る磁路Ｍ２を形成する。つまり、この構成では、磁路Ｍ２は開磁路となる。この構成では、取付部４１を設ける等してコア４を加工する必要がないので、コア４を製作し易いという利点がある。また、この構成では、コア４の外周に導線を巻き付けるだけでコイル５を製作することができるので、コイル５を製作し易いという利点がある。つまり、この構成では、コア４およびコイル５の設計が容易であることから、力センサ２の小型化や薄型化を図り易い。なお、導線をコア４の外周に沿って巻き付けることでコイル５を構成する場合は、図１２Ｂに示すように、コア４は中空部４０を有していなくてもよい。

また、本適用例の力センサ２では、基板２４を用いてコア４を位置決めしているが、例えば図１３に示すように、基板２４以外の構造体２７でコア４を位置決めする構成であってもよい。なお、この構成では、第１プレート２１は、その中央部に平面視で円形状の通孔２１０が設けられている。同様に、この構成では、第２プレート２２は、その中央部に平面視で円形状の通孔２２０が設けられている。これらの通孔２１０，２２０は、例えばボルトの締付軸力を検知する際に、ボルトの軸部をコア４の中空部４０に通すために用いられる。また、これらの通孔２１０，２２０は、アンカー１００（図１８参照）の引張り力を検知する際に、アンカー１００のテンドン（tendon）１０２Ａ（図１８参照）をコア４の中空部４０に通すために用いられる。勿論、通孔２１０，２２０の形状は、平面視で円形状に限定されず、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを通すことが可能な形状であればよい。

構造体２７は、例えば金属材料や樹脂材料によりシート状に形成され、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３で囲まれる空間内に収納されている。構造体２７は、上記の空間の一部に弾性体２３を充填することで固定されている。また、構造体２７は、基板２４と同様に平面視で円環形状に形成されており、その中央部は平面視で円環形状の位置決め孔２７０となっている。この位置決め孔２７０にコア４が嵌まり込むことで、コア４が所定の位置に位置決めされる。なお、位置決め孔２７０の形状は、平面視で円形状に限定されず、例えば平面視で矩形状であってもよい。つまり、位置決め孔２７０は、コア４が嵌まり込む形状であればよい。

この構成では、力センサ２は基板２４を備えていない。つまり、検知回路３は、力センサ２の外部に配置されている。したがって、この構成では、構造体２７に検知回路３などの回路を設計する必要がないことから、基板２４と比較して構造体２７の厚さ方向の寸法を小さくすることができるので、力センサ２の薄型化を図ることができる。

なお、本適用例の力センサ２では、基板２４や構造体２７を備えるか否かは任意である。すなわち、本適用例の力センサ２は、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３によりコア４を位置決めする構造であれば、基板２４や構造体２７を設けなくてもよい。但し、基板２４や構造体２７を備える構成であれば、第１プレート２１および第２プレート２２を加工してコア４を位置決めするための構造を設ける必要がなく、第１プレート２１および第２プレート２２の厚さ寸法を小さくすることができるという利点がある。

また、本適用例の力検知装置１では、検知回路３は、二乗回路３２および温度補償回路３３を備えずに、周期計測回路３１から出力される信号に基づいて信号処理回路３４が荷重の変化を検知する構成であってもよい。また、図１１に示す検知回路３の構成は一例であり、検知回路３は、コイル５の磁気特性（インダクタンスまたはコンダクタンス）の変化に基づいて荷重を検知する構成であれば、その他の構成であってもよい。

（適用例２）
適用例２の力センサ２および力検知装置１は、例えばグラウンドアンカー（ground anchor）工法に用いられる。ここで、グラウンドアンカー工法について簡単に説明する。例えば地山の掘削や盛土等により法面が形成される場合、法面に設けられる構造物を安定させるために、グラウンドアンカー工法が一般的に用いられている。このグラウンドアンカー工法で使用するアンカーの引張り力を検知して監視するために、適用例１の力センサ２および力検知装置１を用いることが考えられる。

ここで、アンカーのように大型の部材に適用例１の力センサ２を用いる場合、大型の部材に合わせて径寸法の大きいコア４を用いる必要がある。しかしながら、コア４の厚さ方向の寸法を大きくすることなくコア４の径寸法を大きくする加工は困難であり、適用例１の力センサ２では、コア４の厚さ方向の大型化を避けられない。そこで、大型の部材の荷重を検知する場合、力センサ２は、複数の検知部２０を備えるのが好ましい。

以下、複数の検知部２０を備える本適用例の力センサ２および力検知装置１について図面を用いて説明する。なお、本適用例の力センサ２および力検知装置１において、適用例１と共通する構成要素については適宜説明を省略する。

本適用例の力センサ２は、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように、複数（ここでは、１２個）の検知部２０と、第１プレート２１と、第２プレート２２と、弾性体２３と、基板（構造体）２４とを備えている。また、複数の検知部２０は、上下方向（検知方向）と直交する平面に沿って配置される。なお、図１４Ｂでは、第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。また、「直交」とは、完全な「直交」のみではなく、「ほぼ直交」を含む表現である。

第１プレート２１は、図１４Ｂに示すように平面視で正方形状に形成されている。また、第２プレート２２は、第１プレート２１と同様に平面視で正方形状に形成されている。第１プレート２１は、図１４Ａに示すように、複数（図示では２つ）のコア４の下面に接する形で複数のコア４の下側に配置される。また、第２プレート２２は、図１４Ａに示すように、複数（図示では２つ）のコア４の上面に接する形で複数のコア４の上側に配置される。つまり、第１プレート２１および第２プレート２２は、上下方向（検知方向）の両側から複数のコア４を挟むように配置される。

第１プレート２１には、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように、その中央部を上下方向（検知方向）に貫通する平面視で円形状の通孔２１０が設けられている。また、第２プレート２２には、図１４Ａに示すように、その中央部を上下方向（検知方向）に貫通する平面視で円形状の通孔２２０が設けられている。勿論、通孔２１０，２２０の形状は、平面視で円形状に限定されず、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを通すことが可能な形状であればよい。

なお、本適用例の力センサ２では、第１プレート２１の中央部に通孔２１０を、第２プレート２２の中央部に通孔２２０をそれぞれ設けているが、通孔２１０，２２０を設ける位置を限定する趣旨ではない。つまり、通孔２１０は、第１プレート２１を上下方向（検知方向）に貫通する形で設けられていればよく、その位置は中央部に限定されない。同様に、通孔２２０は、第２プレート２２を上下方向（検知方向）に貫通する形で設けられていればよく、その位置は中央部に限定されない。

弾性体２３は、図１４Ａに示すように、第１プレート２１の上面の外周縁と、第２プレート２２の下面の外周縁とに接着することで、第１プレート２１および第２プレート２２を互いに結合する。また、弾性体２３は、図１４Ａに示すように、第１プレート２１の上面における通孔２１０の周縁と、第２プレート２２の下面における通孔２２０の周縁とに接着することで、第１プレート２１および第２プレート２２を互いに結合する。つまり、弾性体２３は、第１プレート２１および第２プレート２２の両者間を位置決めする構成であればよい。

基板２４は、図１４Ａに示すように、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３で囲まれる空間内に収納されている。基板２４は、図１４Ｂに示すように平面視で正方形状に形成されている。また、基板２４の中央部には、通孔２１０，２２０の径寸法よりも僅かに大きい径寸法（例えば、直径１４０ｍｍ）を有する平面視で円形状の通孔２４１が設けられている。この通孔２４１は、通孔２１０，２２０と同様に、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを通すことが可能な形状であればよい。基板２４は、その外周縁と、通孔２４１の内周縁とがそれぞれ弾性体２３に接することで固定されている。

また、基板２４には、図１４Ｂ，図１５Ａに示すように、通孔２４１の周囲に複数（図示では１２個）の位置決め孔２４０が設けられている。各位置決め孔２４０は、平面視で円形状に形成され、通孔２４１の周方向に沿って等間隔に設けられている。なお、位置決め孔２４０の形状は、平面視で円形状に限定されず、例えば図１５Ｂに示すように平面視で矩形状であってもよい。つまり、位置決め孔２４０は、コア４が嵌まり込む形状であればよい。

本適用例の力センサ２では、図１４Ｂに示すように、各位置決め孔２４０は、上下方向（検知方向）と直交する平面において、通孔２４１の中心を通る基準線Ｂ１に対して線対称となるように配置される。また、各位置決め孔２４０は、上下方向（検知方向）と直交する平面において、通孔２４１の中心を基準点Ｂ２として、基準点Ｂ２に対して点対称となるように配置されている。したがって、各位置決め孔２４０にそれぞれコア４を配置することで、各検知部２０も基準線Ｂ１に対して線対称となるように配置され、且つ基準点Ｂ２に対して点対称となるように配置される。また、言い換えれば、複数の検知部２０は、通孔２１０，２２０の周囲に配置されている。

本適用例の力検知装置１では、図１６Ａに示すように、各検知部２０が検知回路３に個別に電気的に接続されている。つまり、各コイル５の両端が、それぞれ検知回路３に個別に電気的に接続されている。検知回路３は、各検知部２０の出力信号のレベルの合計値に基づいて演算することで、全てのコア４に加わる荷重（すなわち、力センサ２に加わる荷重）を検知することができる。

また、検知回路３は、各検知部２０の出力信号のレベルに基づいて検知部２０毎に加わる荷重を演算することも可能である。この構成では、検知回路３は、各検知部２０に加わる荷重を比較することで、第１プレート２１または第２プレート２２に加わる荷重の分布を検知することができる。つまり、この構成では、第１プレート２１または第２プレート２２に均一に荷重が加わっているか否かを検知することができる。

なお、この構成では、図１６Ｂに示すように、検知回路３は、コイル５を備えていない検知部２０がある場合でも荷重を検知することが可能である。したがって、この構成では、検知対象に応じて検知部２０の個数を減らすことができ、製作コストの低減を図ることができる。

また、本適用例の力検知装置１は、図１７に示すように、各検知部２０を検知回路３に直列に電気的に接続した構成であってもよい。つまり、各コイル５の直列回路の両端が、検知回路３に電気的に接続されている。この構成では、１つの検知部２０の出力信号のレベルが微小であっても、全ての検知部２０の出力信号のレベルの合計値に基づいて検知回路３が荷重を演算するので、荷重の検知精度が向上するという利点がある。また、この構成では、隣り合うコイル５の間で相互干渉が起こり難いという利点がある。

以下、本適用例の力センサ２および力検知装置１を用いて、グラウンドアンカー工法で用いられるアンカー１００の引張り力を検知する実施例について図１８を参照して説明する。なお、図１８では、検知回路３の図示を省略している。アンカー１００は、構造物Ａ１からの引張り力を地盤に伝達するために用いられる。アンカー１００は、引張り力を地盤に伝達させる機能を持つアンカー体と、アンカー１００を構造物Ａ１に結合するためのアンカー頭部１０１と、アンカー頭部１０１からの引張り力をアンカー体に伝える引張り部１０２とで構成される。

アンカー頭部１０１は、定着具であるナット１０１Ａと、構造物Ａ１の上に配置される支圧板であるアンカープレート１０１Ｂとで構成されている。アンカープレート１０１Ｂには、テンドン１０２Ａを通すことが可能な孔１０１Ｃが設けられている。引張り部１０２は、例えばＰＣ（Prestressed Concrete）鋼撚り線で構成される棒状のテンドン１０２Ａを備えている。テンドン１０２Ａの長手方向の第１端には、アンカー体が機械的に接続されている。また、テンドン１０２Ａの長手方向の第２端は、アンカープレート１０１Ｂの孔１０１Ｃ、および本適用例の力センサ２の通孔２１０，２２０，２４１に通された状態で、ナット１０１Ａが締め付けられている。

本適用例の力センサ２は、ナット１０１Ａとアンカープレート１０１Ｂとで挟まれる形で配置されている。したがって、本適用例の力検知装置１は、ナット１０１Ａが力センサ２の一面を押し下げる荷重を検知回路３が検知することで、アンカー１００の引張り力を検知することができる。

上述のように、本適用例の力センサ２および力検知装置１は、１つの検知部２０ではなく複数の検知部２０を用いて荷重を検知する構成となっている。したがって、本適用例の力センサ２および力検知装置１は、１つの検知部２０のみを備える場合と比較して、各検知部２０のコア４の径寸法を小さくすることができ、結果としてコア４の厚さ方向の寸法も小さくすることができる。したがって、本適用例の力センサ２および力検知装置１は、アンカー１００のような大型の部材に用いる場合でも、薄型化を図ることができる。

また、本適用例の力センサ２では、各コア４（すなわち、複数の検知部２０の各々の有するコア４）は、厚さ方向の寸法（図１４Ａの‘Ｔ１’参照）が互いに等しくなっている。このため、本適用例の力センサ２は、各コア４の厚さ方向と直交する面が互いに揃うため、各コア４に均等に荷重がかかり易く、偏荷重が生じ難いという利点がある。なお、「等しく」とは、「同一」、若しくは「ほぼ同一」を含む表現である。したがって、製造上の誤差により各コア４の厚さ方向の寸法が互いに僅かに異なるのは、許容範囲内の誤差である。なお、各コア４の厚さ方向の寸法を互いに等しくするか否かは、任意である。

また、本適用例の力センサ２では、図１４Ｂに示すように、各検知部２０を基準線Ｂ１に対して線対称となるように配置し、且つ基準点Ｂ２に対して点対称となるように配置している。このため、本適用例の力センサ２は、各コア４が上下方向（検知方向）と直交する平面（例えば、第１プレート２１の下面や第２プレート２２の上面に平行な面）において均等に配置される。したがって、本適用例の力センサ２では、各コア４に均等に荷重がかかり易く、偏荷重が生じ難いという利点がある。

なお、本適用例の力センサ２では、例えば図１９Ａに示すように、基板２４の対角線に沿って各検知部２０が配置されていてもよい。この構成でも、各検知部２０が基準線Ｂ１に対して線対称に配置され、且つ基準点Ｂ２に対して点対称に配置される。また、各検知部２０は、基準線Ｂ１に対して線対称ではあるが、基準点Ｂ２に対しては点対称ではないように配置されていてもよい。更に、各検知部２０は、基準線Ｂ１に対しては線対称ではないが、基準点Ｂ２に対して点対称となるように配置されていてもよい。

その他、各検知部２０は、例えば図１９Ｂに示すように、複数の位置決め孔２４０の何れかに選択的に配置されていてもよい。言い換えれば、複数の検知部２０は、複数の検知位置（ここでは、位置決め孔２４０）の中から選択された２以上の検知位置に１対１に対応して配置されていてもよい。また、各検知部２０は、同じく図１９Ｂに示すように、基準線Ｂ１および基準点Ｂ２の何れに対しても非対称に配置されていてもよい。なお、図１９Ａ，図１９Ｂでは、それぞれ第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。

また、本適用例の力センサ２では、第１プレート２１に通孔２１０、第２プレート２２に通孔２２０、基板２４に通孔２４１がそれぞれ設けられているが、通孔２１０，２２０，２４１を設けるか否かは任意である。すなわち、本適用例の力センサ２は、例えば図２０Ａに示すように、通孔２４１を有さない平面視で正方形状の基板２４に複数（図示では９個）の検知部２０を配置した構成であってもよい。この構成では、第１プレート２１および第２プレート２２もそれぞれ通孔２１０，２２０を有していない。

また、本適用例の力センサ２は、平面視で正方形状の第１プレート２１および第２プレート２２、並びに基板２４を備えているが、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに基板２４の形状を限定する趣旨ではない。すなわち、本適用例の力センサ２は、例えば図２０Ｂに示すように、平面視で半円環形状の第１プレート２１および第２プレート２２、並びに基板２４を備えていてもよい。その他、本適用例の力センサ２は、図２０Ｃに示すように、平面視で円環形状の第１プレート２１および第２プレート２２、並びに基板２４を備えていてもよい。なお、図２０Ａ〜図２０Ｃでは、それぞれ第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。

また、本適用例の力センサ２は、図２１に示すように、第１プレート２１および第２プレート２２の少なくとも一方を含む外郭と基板２４との間に配置されて、外郭と基板２４との間を電気的に絶縁する絶縁体２５を備えた構成であってもよい。図２１に示す例では、外郭は第１プレート２１である。絶縁体２５は、例えば弾性および絶縁性を有する材料から成る接着剤である。この構成では、第１プレート２１（または第２プレート２２）と、検知回路３などの回路が設計された基板２４との間の絶縁性を向上させることができる。特に、第１プレート２１（または第２プレート２２）が金属材料で形成されている場合に有効である。したがって、この構成では、第１プレート２１（または第２プレート２２）と基板２４との間の絶縁距離を確保するためにスペーサを設ける必要がなく、また、スペーサを固定するためのボルトも不要となるので、力センサ２の大型化を回避することができる。

なお、絶縁体２５は、絶縁性を有する材料で形成された絶縁シートであってもよいし、絶縁性を有する材料で形成されて基板２４の一面に塗布されるコーティング剤であってもよい。また、第１プレート２１と基板２４との間、および第２プレート２２と基板２４との間の両方に絶縁体２５を設けた構成であってもよい。つまり、第１プレート２１と第２プレート２２との両方が外郭であってもよい。なお、絶縁体２５を設けるか否かは任意である。例えば、本適用例の力センサ２が、検知回路３などの回路が設計された基板２４を備えない構成であれば、絶縁体２５を設ける必要はない。

また、本適用例の力センサ２は、図２２に示すように、基板２４の位置決め孔２４０の周方向に沿って導体をパターン形成することでコイル５を設けた構成であってもよい。コイル５は、基板２４の上面または下面の何れかに導体をパターン形成することで構成される。また、基板２４が多層基板であれば、コイル５は、基板２４の何れかの層に導体をパターン形成することで構成される。この構成では、基板２４にコイル５が設けられているため、コア４に導線を巻き付ける必要がない。このため、コア４は、導線を巻き付けるために必要な厚さ寸法を有していなくてもよい。つまり、この構成は、コア４の薄型化を図ることができる。なお、この構成では、導線をコア４に巻き付ける必要がないため、中空部４０を有さないコア４を用いているが、中空部４０を有するコア４を用いてもよい。

なお、本適用例の力センサ２は、基板２４に位置決め孔２４０を設けた構成であるが、図２３に示すように、位置決め孔２４０の代わりに凹部２４２を設けた構成であってもよい。凹部２４２は、図２３に示すように、基板２４の上面から下方に窪んだ形状に形成されている。なお、凹部２４２の形状は、コア４が嵌り込む形状であればよく、その開口が平面視で円形状であってもよいし他の形状であってもよい。この構成でも、凹部２４２の内側にコア４を配置することで、コア４を所定の位置に位置決めすることが可能である。なお、適用例１の力センサ２も、位置決め孔２４０の代わりに凹部２４２を基板２４に設けた構成であってもよい。

また、本適用例の力センサ２は、図２４に示すように、剛性体２６を上下方向（検知方向）の両側から挟むように弾性体２３を設けた構成であってもよい。剛性体２６は、例えば金属材料などの弾性体２３よりも剛性の高い材料で構成される。この構成では、剛性体２６を備えない場合と比較して、荷重に対する弾性体２３の強度を向上させることができる。なお、剛性体２６の厚さ寸法は、コア４の厚さ寸法に応じて調整可能であるのが好ましい。また、図２４に示す構成は、外側の弾性体２３に剛性体２６を設けた構成であるが、内側の弾性体２３にも剛性体２６を設けた構成であってもよい。

更に、本適用例の力センサ２は、適用例１の力センサ２と同様に、基板２４以外の構造体２７でコア４を位置決めする構成であってもよい（図２５Ａ，図２５Ｂ参照）。なお、図２５Ｂでは、第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。構造体２７は、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３で囲まれる空間内に収納されている。構造体２７は、上記の空間の一部に弾性体２３を充填することで固定されている。

構造体２７は、基板２４と同様に、平面視で正方形状に形成されている。構造体２７の中央部には、図２５Ｂに示すように、通孔２１０，２２０の径寸法よりも僅かに大きい径寸法（例えば、直径１４０ｍｍ）を有する平面視で円形状の通孔２７１が設けられている。この通孔２７１は、通孔２１０，２２０と同様に、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを通すことが可能な形状であればよい。また、構造体２７には、図２５Ｂに示すように、通孔２７１の周囲に複数（図示では１２個）の位置決め孔２７０が設けられている。各位置決め孔２７０は、平面視で円形状に形成され、通孔２７１の周方向に沿って等間隔に設けられている。なお、位置決め孔２７０の形状は、平面視で円形状に限定されず、例えば平面視で矩形状であってもよい。つまり、位置決め孔２７０は、コア４が嵌まり込む形状であればよい。

この構成では、適用例１の力センサ２と同様に、構造体２７に検知回路３などの回路を設計する必要がないことから、基板２４と比較して構造体２７の厚さ方向の寸法を小さくすることができるので、力センサ２の薄型化を図ることができる。

更に、本適用例の力センサ２は、図２６Ａ，図２６Ｂに示すように、構造体２７を第１プレート２１（または第２プレート２２）に一体に形成した構成であってもよい。なお、図２６Ｂでは、第２プレート２２および弾性体２３の図示を省略している。構造体２７は、例えば溶接などの加工技術により、第１プレート２１（または第２プレート２２）と一体に形成される。この構成でも、力センサ２の薄型化を図ることができる。

なお、本適用例の力センサ２では、適用例１の力センサ２と同様に、基板２４や構造体２７を備えるか否かは任意である。すなわち、本適用例の力センサ２は、第１プレート２１および第２プレート２２、並びに弾性体２３によりコア４を位置決めする構造であれば、基板２４や構造体２７を設けなくてもよい。但し、基板２４や構造体２７を備える構成であれば、第１プレート２１および第２プレート２２を加工してコア４を位置決めするための構造を設ける必要がなく、第１プレート２１および第２プレート２２の厚さ寸法を小さくすることができるという利点がある。

（適用例３）
以下、適用例３に係る力センサ２について詳細に説明する。ただし、以下では、適用例２の力センサ２と共通する構成要素については、適宜説明を省略する。

適用例３の力センサ２は、図２７Ａ，図２７Ｂに示すように、全体として平面視でＵ字状に形成されている。本適用例の力センサ２は、検知ブロック６を備えている。検知ブロック６は、第１プレート２１、第２プレート２２、弾性体２３および複数（ここでは、９つ）の検知部２０を備えて構成されている。本適用例の力センサ２では、検知ブロック６は基板（構造体）２４をさらに備えているが、基板２４を備えるか否かは任意である。

検知ブロック６は、その中央部に平面視で円形状の通孔２００を有している。通孔２００は、第１プレート２１、第２プレート２２および基板２４を上下方向（検知方向）に貫通して設けられている。通孔２００は、第１プレート２１の通孔２１０、および第２プレート２２の通孔２２０を上下方向につないだ孔である。言い換えれば、通孔２１０および通孔２２０は通孔２００に相当する。通孔２００は、適用例２の力センサ２と同様に、ボルトの軸部やアンカー１００のテンドン１０２Ａ（図２８Ａ参照）を挿入するために用いられる。勿論、通孔２００の形状は、平面視で円形状に限定されず、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを挿入することが可能な形状であればよい。

複数の検知部２０は、通孔２００の周囲に配置されている。このため、例えばボルトの軸部を通孔２００に通した状態で、ナットが各検知部２０に対向し易い。したがって、ボルトを締め付ける場合に、ナットが力センサ２の一面を押し下げる荷重が各検知部２０に伝わり易い。

検知ブロック６は、開口２０１をさらに有している。開口２０１は、上下方向（検知方向）と直交する平面に沿った向き（すなわち、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａの径方向に沿った向き）に通孔２００を外部に開放するように設けられている。開口２０１は、ボルトの軸部やテンドン１０２Ａを径方向に沿った向きに通すことが可能な幅寸法（図２７Ａにおける左右方向の寸法）を有していればよい。

本適用例の力センサ２および力検知装置１は、例えば図２８Ａ，図２８Ｂに示すように、アンカー１００の引張り力を検知する際に用いることができる。なお、図２８Ａでは、検知回路３およびアンカープレート１０１Ｂの図示を省略している。

ここで、アンカー１００が既に施工された状態において、本適用例の力センサ２をアンカー１００に取り付ける場合を考える。この場合、検知ブロック６が開口２０１を有さない（すなわち、通孔２００がテンドン１０２Ａの径方向に沿った向きに閉じている）力センサ２では、アンカー１００を構造物Ａ１から取り外さなければ、通孔２００にテンドン１０２Ａを挿入することができない。つまり、検知ブロック６が開口を有さない力センサ２では、アンカー１００を構造物Ａ１から取り外さなければ力センサ２をアンカー１００に取り付けることができない。

一方、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６が開口２０１を有しているので、図２８Ｂに示すように、テンドン１０２Ａを、径方向に沿った向きから開口２０１を通すことで、通孔２００に挿入することができる。このため、本適用例の力センサ２では、ナット１０１Ａの締め付けを緩めてナット１０１Ａと構造物Ａ１との間の隙間に力センサ２を差し込むことにより、テンドン１０２Ａを開口２０１から通孔２００に挿入することができる。

つまり、本適用例の力センサ２は、アンカー１００を構造物Ａ１から取り外さなくても、アンカー１００に取り付けることができるので、施工性を向上させることができる。勿論、ボルトに取り付ける場合でも、本適用例の力センサ２は、アンカー１００に取り付ける場合と同様に、ボルトを取り外さなくても、ボルトに取り付けることができる。

ところで、本適用例の力センサ２は、図２９Ａ，図２９Ｂに示すように、開口２０１を塞ぐ閉塞部材７をさらに備えていてもよい。閉塞部材７は、平面視で矩形状に形成されている。閉塞部材７は、検知ブロック６と同様に、第１プレート２１、第２プレート２２、弾性体２３、基板２４および複数（ここでは、４つ）の検知部２０を備えて構成されている。なお、閉塞部材７が基板２４を備えるか否かは任意である。

つまり、この構成において、閉塞部材７は、検知ブロック６０でもある。言い換えれば、本適用例の力センサ２は、複数の検知ブロック６，６０を備えていてもよい。そして、複数の検知ブロック６，６０のうち少なくとも１つ（ここでは、検知ブロック６０）が閉塞部材７を兼ねていてもよい。

検知ブロック６および閉塞部材７は、規制部８により上下方向（検知方向）への相対的な移動を規制されている。規制部８は、凸部８１と、凹部８２とで構成されている。凹部８２は、検知ブロック６の開口２０１を挟んだ両端（図２９Ａにおける左右両端）にそれぞれ設けられている。凸部８１は、閉塞部材７の長手方向（図２９Ａにおける左右方向）の両端にそれぞれ設けられている。

これら凸部８１が対応する凹部８２にそれぞれ嵌合することで、閉塞部材７が検知ブロック６の開口２０１を閉塞する。このため、本適用例の力センサ２では、通孔２００に挿入されたボルトの軸部やテンドン１０２Ａが、開口２０１を通して抜け難い。

また、規制部８により、検知ブロック６および閉塞部材７の上下方向（検知方向）への相対的な移動が規制される。このため、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６および閉塞部材７が荷重を受けても、上下方向においてずれが生じ難い。

また、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６０が閉塞部材７を兼ねている。このため、本適用例の力センサ２では、荷重を検知する機能の他に、開口２０１を塞ぐ機能を検知ブロック６０に持たせることができる。

ここで、規制部８は、例えば図３０Ａ，図３０Ｂに示すように、凸部８１を閉塞部材７の弾性体２３に、凹部８２を検知ブロック６の弾性体２３に設けることで構成されていてもよい。また、規制部８は、例えば図３１Ａ，図３１Ｂに示すように、凸部８１を閉塞部材７の第１プレート２１および第２プレート２２の各々に、凹部８２を検知ブロック６の第１プレート２１および第２プレート２２の各々に設けることで構成されていてもよい。また、規制部８は、凸部８１を検知ブロック６に、凹部８２を閉塞部材７に設けることで構成されていてもよい。

（変形例１）
適用例３の変形例１の力センサ２は、図３２Ａ，図３２Ｂに示すように、全体として平面視でＹ字状に形成されている点で適用例３の力センサ２と異なっている。なお、本変形例の力センサ２では、検知ブロック６は７つの検知部２０を備えている。

本変形例の力センサ２では、通孔２００は、平面視で三角形状に形成されている。また、本変形例の力センサ２では、通孔２００から開口２０１に向かうにつれて、幅寸法（図３２Ａにおける左右方向の寸法）が大きくなっている。このため、本変形例の力センサ２では、径寸法が互いに異なる種々のボルトの軸部やテンドン１０２Ａを通孔２００に挿入することが可能である。

本変形例の力センサ２および力検知装置１は、例えば図３３Ａ，図３３Ｂに示すように、アンカー１００の引張り力を検知する際に用いることができる。なお、図３３Ａでは、検知回路３およびアンカープレート１０１Ｂの図示を省略している。

本変形例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様に、検知ブロック６が開口２０１を有している。このため、本変形例の力センサ２は、適用例３の力センサ２と同様の効果を奏することができる。

また、本変形例の力センサ２は、適用例３の力センサ２と同様に、閉塞部材７（検知ブロック６０）をさらに備えていてもよい（図３４Ａ，図３４Ｂ参照）。なお、閉塞部材７は、５つの検知部２０を備えている点で適用例３の力センサ２における閉塞部材７と異なっているが、その他の構成は同じである。

ところで、適用例３の力センサ２では、閉塞部材７は検知ブロック６０であるが、他の構成であってもよい。例えば図３５Ａに示すように、閉塞部材７は、荷重を検知する機能を有さずに、検知ブロック６の開口２０１を塞ぐ機能のみを有する構成であってもよい。この場合、閉塞部材７は、例えば金属材料やＣＦＲＰ等の樹脂材料により、コア４と同等の剛性をもつ構造で形成されるのが好ましい。変形例１の力センサ２でも同様に、閉塞部材７は、例えば図３５Ｂに示すように、検知ブロック６の開口２０１を塞ぐ機能のみを有する構成であってもよい。

また、適用例３および変形例１の力センサ２では、検知ブロック６は複数の検知部２０を備えているが、１つの検知部２０のみを備えていてもよい。同様に、閉塞部材７は、検知ブロック６と同様の構成を備えている場合、１つの検知部２０のみを備えていてもよい。

さらに、適用例３および変形例１の力検知装置１では、検知回路３は、検知ブロック６の備える検知部２０の出力信号と、閉塞部材７の備える検知部２０の出力信号とを個別に処理してもよいし、一体的に処理してもよい。

（適用例４）
以下、適用例４の力センサ２について説明する。ただし、以下では、適用例３の力センサ２と共通する構成要素については、適宜説明を省略する。本適用例の力センサ２は、図３６Ａ，図３６Ｂに示すように、全体として平面視で正方形状に形成されている。本適用例の力センサ２は、２つの検知ブロック６１，６２で構成されている。

検知ブロック６１，６２は、いずれも平面視で矩形状に形成されている。検知ブロック６１，６２は、いずれも検知ブロック６と同様に、第１プレート２１、第２プレート２２、弾性体２３、基板２４および複数（ここでは、５つ）の検知部２０を備えて構成されている。なお、検知ブロック６１，６２が基板２４を備えるか否かは任意である。

検知ブロック６１，６２は、いずれも平面視で半円形状の通孔２００と、開口２０１とを有している。通孔２００は、図３６Ｂに示すように、検知ブロック６１，６２の各々の開口２０１を互いに突き合わせることで、平面視で円形状の閉じた領域を構成する。つまり、検知ブロック６１は、検知ブロック６２から見て閉塞部材７を兼ねている。同様に、検知ブロック６２は、検知ブロック６１から見て閉塞部材７を兼ねている。以下では、検知ブロック６２が閉塞部材７を兼ねていると仮定して説明する。

検知ブロック６１および検知ブロック６２（閉塞部材７）は、規制部８により上下方向（検知方向）への相対的な移動を規制されている。規制部８は、検知ブロック６１の第１角部（図３６Ａにおける右上の角部）に設けられた凹部８２と、検知ブロック６２の第１角部（図３６Ａにおける左上の角部）に設けられた凸部８１とで構成されている。また、規制部８は、検知ブロック６１の第２角部（図３６Ａにおける右下の角部）に設けられた凸部８１と、検知ブロック６２の第２角部（図３６Ａにおける左下の角部）に設けられた凹部８２とで構成されている。

規制部８は、例えば図３７Ａに示すように、凸部８１および凹部８２をそれぞれ弾性体２３に設けることで構成されていてもよい。また、規制部８は、例えば図３７Ｂに示すように、凸部８１を第１プレート２１および第２プレート２２の各々に、凹部８２を第１プレート２１および第２プレート２２の各々に設けることで構成されていてもよい。

検知ブロック６１と検知ブロック６２（閉塞部材７）とは、連結部９により互いに連結されている。連結部９は、ワイヤ９１で構成されている。ワイヤ９１の両端のうち第１端は、検知ブロック６１の長手方向の一端（図３６Ｂにおける下端）に機械的に接続され、第２端は、検知ブロック６２の長手方向の一端（図３６Ｂにおける下端）に機械的に接続されている。

本適用例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様に、検知ブロック６１，６２がそれぞれ開口２０１を有している。このため、本適用例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様の効果を奏することができる。

また、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６１と検知ブロック６２（閉塞部材７）とがワイヤ９１（連結部９）により互いに連結されているので、これらの部材がばらばらになることがない。つまり、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６１と検知ブロック６２とを一体に扱うことができるので、施工現場にて何れか一方を紛失するということがなく、施工性を向上させることができる。

ところで、連結部９は、ワイヤ９１に限定されず、他の構成であってもよい。例えば図３８Ａ，図３８Ｂに示すように、連結部９はヒンジ９２であってもよい。ヒンジ９２は、第１腕部９２１と、第２腕部９２２と、ピン９２３と、一対の止め輪９２４とで構成されている。

第１腕部９２１は、検知ブロック６１の第１プレート２１から外向き（図３８Ａにおける下向き）に突出して設けられている。第２腕部９２２は、検知ブロック６２の第２プレート２２から外向き（図３８Ａにおける下向き）に突出して設けられている。第１腕部９２１および第２腕部９２２は、上下方向（検知方向）において互いに重なり合っている。

第１腕部９２１および第２腕部９２２は、いずれも平面視で円形状の孔を有している。これらの孔には、上下方向（検知方向）に長尺な丸棒状のピン９２３が挿入されている。ピン９２３は、一対の止め輪９２４により抜け止めされている。

この構成では、検知ブロック６１および検知ブロック６２（閉塞部材７）は、ヒンジ９２により互いに連結されている。そして、検知ブロック６１，６２は、何れもピン９２３を軸として回転可能である。つまり、この構成では、検知ブロック６１、６２を回転させることで、検知ブロック６１，６２の各々の通孔２００を外部に開放させた状態と、通孔２００を閉じた状態とを択一的に切り替えることができる。

また、この構成では、ヒンジ９２は規制部８としても機能する。つまり、第１プレート２１および第２プレート２２は、上下方向（検知方向）において一対の止め輪９２４により挟まれているため、ヒンジ９２の一対の止め輪９２４により上下方向の相対的な移動が規制されている。

図３８Ａ，図３８Ｂに示す構成では、規制部８は、凸部８１および凹部８２の代わりに、一対の突片８３，８４と、留め具８５とで構成されている。突片８３は、検知ブロック６１の第１角部から外向き（図３８Ａにおける上向き）に突出して設けられている。突片８４は、検知ブロック６２の第１角部から外向き（図３８Ａにおける上向き）に突出して設けられている。留め具８５は、例えば針金により構成されている。突片８３，８４は、図３８Ａに示すように、検知ブロック６１，６２を互いに突き合わせた状態で、留め具８５により固定される。

つまり、この構成では、規制部８は、通孔２００を閉じた状態で検知ブロック６１および検知ブロック６２（閉塞部材７）を保持する機能を有している。このため、この構成では、力センサ２がボルトやアンカー１００から外れ難い。

ところで、本適用例の力センサ２は連結部９を備えているが、連結部９を備えるか否かは任意である。つまり、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６１，６２が機械的に分離されていてもよい。

また、本適用例の力センサ２では、検知ブロック６１，６２はそれぞれ複数の検知部２０を備えているが、１つの検知部２０のみを備えていてもよい。

さらに、本適用例の力検知装置１では、検知回路３は、検知ブロック６１の備える検知部２０の出力信号と、検知ブロック６２の備える検知部２０の出力信号とを個別に処理してもよいし、一体的に処理してもよい。また、連結部９を通した電線により、検知ブロック６１と検知ブロック６２との間の電気的な接続を確保するようにしてもよい。

（変形例１）
適用例４の変形例１の力センサ２は、図３９Ａ，図３９Ｂに示すように、３つの検知ブロック６１〜６３で構成されている点、および連結部９を備えていない点で適用例４の力センサ２と異なっている。なお、本変形例の力センサ２では、検知ブロック６１，６３がそれぞれ３つの検知部２０を備えており、検知ブロック６２が２つの検知部２０を備えている。

検知ブロック６１〜６３は、いずれも検知ブロック６と同様に、第１プレート２１、第２プレート２２、弾性体２３、基板２４および複数の検知部２０を備えて構成されている。なお、検知ブロック６１〜６３が基板２４を備えるか否かは任意である。

検知ブロック６１〜６３は、いずれも平面視で扇形状の通孔２００と、開口２０１とを有している。通孔２００は、図３９Ｂに示すように、検知ブロック６１〜６３の各々の開口２０１を互いに突き合わせることで、平面視で円形状の閉じた領域を構成する。つまり、複数の検知ブロック６１〜６３のうちの何れか１つの検知ブロックから見て、他の検知ブロックは閉塞部材７を兼ねている。

検知ブロック６１〜６３は、それぞれ凸部８１および凹部８２を備えている。図３９Ａに示すように、検知ブロック６１の凸部８１および検知ブロック６３の凹部８２は、規制部８を構成している。同様に、検知ブロック６３の凸部８１および検知ブロック６２の凹部８２と、検知ブロック６２の凸部８１および検知ブロック６１の凹部８２とは、それぞれ規制部８を構成している。

本変形例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様に、検知ブロック６１〜６３がそれぞれ開口２０１を有している。このため、本変形例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様の効果を奏することができる。

ここで、本変形例の力センサ２は連結部９を備えていないが、連結部９を備えていてもよい。例えば本変形例の力センサ２は、検知ブロック６１および検知ブロック６２と、検知ブロック６２および検知ブロック６３とがそれぞれワイヤ９１で互いに連結される構成であってもよい。また、連結部９は、ワイヤ９１の代わりにヒンジ９２であってもよい。

また、本変形例の力センサ２では、検知ブロック６１〜６３はそれぞれ複数の検知部２０を備えているが、１つの検知部２０のみを備えていてもよい。

さらに、本変形例の力検知装置１では、検知回路３は、検知ブロック６１〜６３の各々が備える検知部２０の出力信号を個別に処理してもよいし、一体的に処理してもよい。

（変形例２）
適用例４の変形例２の力センサ２は、図４０Ａ，図４０Ｂに示すように、４つの検知ブロック６１〜６４で構成されている点、および連結部９を備えていない点で適用例４の力センサ２と異なっている。なお、本変形例の力センサ２では、検知ブロック６１〜６４がそれぞれ２つの検知部２０を備えている。

検知ブロック６１〜６４は、いずれも検知ブロック６と同様に、第１プレート２１、第２プレート２２、弾性体２３、基板２４および複数の検知部２０を備えて構成されている。なお、検知ブロック６１〜６４が基板２４を備えるか否かは任意である。

検知ブロック６１〜６４は、いずれも平面視で扇形状の通孔２００と、開口２０１とを有している。通孔２００は、図４０Ｂに示すように、検知ブロック６１〜６４の各々の開口２０１を互いに突き合わせることで、平面視で円形状の閉じた領域を構成する。つまり、複数の検知ブロック６１〜６４のうちの何れか１つの検知ブロックから見て、他の検知ブロックは閉塞部材７を兼ねている。

検知ブロック６１〜６４は、それぞれ凸部８１および凹部８２を備えている。図４０Ａに示すように、検知ブロック６１の凸部８１および検知ブロック６４の凹部８２は、規制部８を構成している。同様に、検知ブロック６４の凸部８１および検知ブロック６３の凹部８２と、検知ブロック６３の凸部８１および検知ブロック６２の凹部８２と、検知ブロック６２の凸部８１および検知ブロック６１の凹部８２とは、それぞれ規制部８を構成している。

本変形例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様に、検知ブロック６１〜６４がそれぞれ開口２０１を有している。このため、本変形例の力センサ２では、適用例３の力センサ２と同様の効果を奏することができる。

ここで、本変形例の力センサ２は連結部９を備えていないが、連結部９を備えていてもよい。例えば本変形例の力センサ２は、検知ブロック６１および検知ブロック６２と、検知ブロック６２および検知ブロック６３と、検知ブロック６３および検知ブロック６４とがそれぞれワイヤ９１で互いに連結される構成であってもよい。また、連結部９は、ワイヤ９１の代わりにヒンジ９２であってもよい。

また、本変形例の力センサ２では、検知ブロック６１〜６４はそれぞれ複数の検知部２０を備えているが、１つの検知部２０のみを備えていてもよい。

さらに、本変形例の力検知装置１では、検知回路３は、検知ブロック６１〜６４の各々が備える検知部２０の出力信号を個別に処理してもよいし、一体的に処理してもよい。

ところで、適用例４の変形例１の力センサ２において、複数の検知ブロック６１〜６３のうち少なくとも１つの検知ブロックを閉塞部材７に置き換えてもよい。この閉塞部材７は、荷重を検知する機能を有さずに、単に検知ブロック６の開口２０１を塞ぐ機能のみを有する。例えば図４１Ａに示すように、３つの検知ブロック６１〜６３のうち検知ブロック６２を閉塞部材７に置き換えてもよい。

同様に、適用例４の変形例２の力センサ２において、複数の検知ブロック６１〜６４のうち少なくとも１つの検知ブロックを閉塞部材７に置き換えてもよい。例えば図４１Ｂに示すように、４つの検知ブロック６１〜６４のうち検知ブロック６３を閉塞部材７に置き換えてもよい。

なお、適用例３およびその変形例１、ならびに適用例４およびその変形例１，２の力センサ２は、たとえば検知ブロック６と閉塞部材７との間や、複数の検知ブロック６１〜６４間に隙間を空けた状態で、ボルトやアンカー１００に取り付けられてもよい。

１ 力検知装置
２ 力センサ
２０ 検知部
２００，２１０，２２０ 通孔
２０１ 開口
２１ 第１プレート
２２ 第２プレート
２３ 弾性体
３ 検知回路
４ コア
４０ 中空部
４１ 取付部
４２ 荷重受部
５ コイル
５０ コイル装置
５１ 電路構造体
５１３ 被覆部材
５１４ ベースフィルム
５１５ 成形体
５２ 接続構造体
５３，５３１〜５３６ 導線
５５１，５５２ 端子
５６ 結束部材
６，６１〜６４ 検知ブロック
Ｍ１ 磁路（閉磁路）
Ｍ２ 磁路（開磁路）

Claims (8)

1. 磁性体にて、中空部を囲む環状に形成されたコアと、
   互いに電気的に絶縁された複数本の導線の束を有し、前記中空部を通して前記コアに掛けられた電路構造体と、
   前記電路構造体の両端部に電気的に接続された接続構造体とを備え、
   前記接続構造体は、一対の端子を有し、前記一対の端子間において前記複数本の導線を電気的に直列に接続することにより、前記複数本の導線にてコイルを形成するように構成されているコイル装置を備え、
   前記コアには、前記一対の端子間を流れる電流によって生じる磁束が通る磁路が、前記中空部の周方向に沿って形成され、
   前記コアは、前記磁路が形成される面と交差する交差方向の一面に、荷重を受ける荷重受部を有し、
   前記交差方向の両側から前記コアを挟むように配置される第１プレートおよび第２プレートと、
   前記コアよりも弾性率の低い材料で形成され、前記第１プレートおよび前記第２プレートの両者間を位置決めする弾性体とをさらに備え、
   前記弾性体は、前記第１プレートの外周縁と、前記第２プレートの外周縁とに接着することで、前記第１プレートと前記第２プレートとによって前記交差方向の両側から挟まれるように、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に設けられることを特徴とする力センサ。
2. 前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性を有する被覆部材で覆われたケーブルであることを特徴とする請求項１記載の力センサ。
3. 前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性および可撓性を有するベースフィルムの少なくとも一面に形成されたフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１記載の力センサ。
4. 前記電路構造体は、前記複数本の導線が、電気絶縁性を有する成形体の表面に形成された構造であることを特徴とする請求項１記載の力センサ。
5. 前記コアと前記接続構造体との間において、前記電路構造体を束ねる結束部材をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の力センサ。
6. 前記コアは、前記中空部の周方向の一部に、他の部位よりも断面積の小さい取付部を有し、
   前記電路構造体は、前記取付部に掛けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の力センサ。
7. 前記第１プレート、前記第２プレート、前記弾性体および前記コイル装置は、検知ブロックを構成し、
   前記検知ブロックは、前記交差方向に貫通する通孔を有し、
   前記コイル装置は、前記通孔の周囲に配置され、
   前記検知ブロックは、前記交差方向と直交する平面に沿った向きに前記通孔を外部に開放する開口を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の力センサ。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の力センサと、前記コイル装置の磁気特性の変化に基づいて荷重を検知する検知回路とを備えることを特徴とする力検知装置。

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