JPS61501110A - ３つのｘ−ｙ−ｚ軸の静荷重、動荷重およびトルクを測定するためのセンサの形態をした装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３つのＸ−Ｙ−Ｚ軸の静ｖｉ唄、ｉｌ＋荷＠およびトルクを測定するためのセン サの形態をした装置本発明は、３つのＸ−Ｙ−Ｚ軸の静荷重、ｖＪｖ１重および トルクを測定するセンサの形態をした装置に係る。

既に各種のセンサがあるが、例えば突き合わせボルト止めジヨイントに挿入して 測定を行なう、本発明の目的にかなったセンサはない。

本発明に係る装置は、添付の請求の範囲に特定された特徴を備えている。

以下に添付図面を参照して、本発明をざらに詳しく説明する。図面の第１図は分 解して示したセンナの構造部分を示している。第２図は、一方が他方の上方に配 置され且つトルクアームが取り付けられた、中間に弾性リングを備えた２つのベ ース板を示している。第３因は、第２図の電気的作用を示している。第４図は、 例えば自動車の荷重検知牽引装置に用いたセンサを示している。第５図は、第４ 図のセンサを組み立てた状態を示している。

センサは、典型的には、荷重の大きさに見合ったひずみ板を備えているか、また は小ざい力に適したひずみ板は備えていない、片面接触センサがらなっている。

センサは１つまたは複数の抵抗エレメントを組み込んでおり、荷重が加わった場 合の抵抗は、荷重の規模と加わり方に応じて変化する。変化した抵抗は、荷重が 変化してしまうまではそのままである。従って、静的および動的な両方のプロセ スを記録することができる。このセンサは、取り扱いの難しい荷重に有益に活用 することができる。

第１図は圧縮バー１を示している。検知位置に設置されるベースに合わせて当該 圧縮バーを取り付ける際、すなわら取り付は板２の厚みのレベルまでプレスする 際に、この圧縮バー１の成形を行なえるように圧縮バーの形状と材質が選択され ている。バー１のは能はベースの状態に関係なく、正確に圧力または力を伝える ことにある。

取り付は板２の役割は、センサの部品１．３．４．５および６のためのホルダと して働くこと、センサの保護具として動くことである。バー１の胴にくびれを形 成することにより波形率が低下する。こうした波形声抑制器３を設けであるため に、弾性的な引っ張り岨み込み作業によって生じる圧縮力に対し、各バーは横に 脹らむのを阻止され、力をベース板４、すなわちチップまたはボードに向けて正 確に伝えられる。ベース板４は金属製の引っ張り指状突起すなわちセンナ部材を 備え、セラミック材料、ラミネートあるいはこれらと同等の絶縁基層から作られ ている。またトルク平衡板５も設けられている。このトルク平衡板の役割は温度 平衡器として動くことである。ざらにセンサは、導電、Ｖ！１層を形成するセン サ媒体６を備えている。

Ｘ−Ｙ−Ｚセンサの電気的芸能、とりわけベース板４について詳しく説明する。

原理は、機械的ベースｅ＠えたパッシブニ橿トランジスタの原理に例えることが できる。この二極トランジスタは、エミッタとコレクタとが電極であり、ベース が機械的な荷重を受ける。、感度は、電極の間の距離によって調節され、通路の 艮ざが電流の流れを決定する。センサに荷重が加わっていなければ、電流の流れ は僅かであり、媒体表面の導電粒子は（冷却フランジに緩くねじ込まれているか 、または冷却フランジもしくは各種の大きざのフランジに強固にねじ込まれてい る、トランスミッタからの熱エミッションに比べて）充分な大きざの接触表面な 備えていない。すなわち、機械的接続部のインピータンスがこうして抵抗の変化 を決定している。Ｔｉ’ｆ１は一方の表面に配置されているための、電流の流れ が媒体の表面だけを通り、“事実上”の低抗体を流れない。質り抵抗と金属フィ ルム抵抗とは比較され、その差は例えば雑音指数に現われる。こうした例では、 できるだけ低いレベルで測定することが望ましいため、笛音を下げる必要がある 。このため、電極表面とセンナ表面とでなる実用センサは層状に構成されでいる 。

このことは、製造技術を利用してセンサを非常に薄く作れることを意味しており 、従って、本体に生じるのと同じ程度の大きざのねじり力が表面に加わることは できない。ひずみゲージは、例えば一部の敷設形式のちの、すなわち物理的な大 きざを持つ一部のものを除き、殿能することができないからである。剪断力は三 次元の現象であるから、本体内に発生することがある。こうしたことから、セン サを手軽に力に向けて使用することができる。

センサは、使い方に応じて固定するかまたはそのままにしておいた状態で芸能す る。この種のセンサの利点は、典型的には０．５〜０．９Ｖ／Ｖの非常に大きな スイングで作動し、ＤＣから数百ＫＣにセンサは静的にも動的にも芸能する。必 要とあらばセンサを物理的に非常に小さく、例えば１馴２またはそれ以下に精密 に作ることができる。このように作れば、カモセンナ上に直接加えることができ る。このことは、非常に小さな地点で測定が行なわれ、ヒステリシスが僅かであ ればカプセルに入れられることを意味している。力の大部分が、ひずみ金属では なくセンサにより吸収できれば、ひずみゲージは下層のひずみを測定するだけで あるから、当該センサは下層のヒステリシスに完全に依存している６Ｒ械的な破 壊に対してはセンサの他の強度を高め、こうした構造により（壊れ易い）圧電結 晶や石英結晶のものに比べて手荒く取り扱うことができる。

第２図と第３図は２つのベース板４と４′を示している。これらベース板は一方 が他方の上方に配置され、間にトルク吸収弾性リングが介在し、トルクアーム８ とセンサ部材Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄおよびａ、ｂ、ｃ、ｄがそれぞれ取り付けられてい る。センナ部材Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄおよびａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれが、箇々のベ ース板４と４′の地点×に対して９０度ずらされて、お互いから中心遠距離をあ けて配万されている。地点Ｘは、センサまたはベース板のねじりと力の中心とな っている。センサのトルクアーム８が、側方からトルクアームに直角に加わる力 に晒されると、抵抗差がそれぞれＡとＣ並びにａとＣにそれぞれ生じ（ＡとＣは 増加するのに対し、Ｃとａは減少する）、側部からアームに直交にｈＯわる力に 対しては、Ｂ、Ｄ、ｂおよびｄには抵抗差は生じない。力の加わり方が異なれば 、Ｂ、Ｄ、ｂＩ３よびｄには抵抗差が生じる。センサのトルクアーム８が上から 加わる力に晒される場合、センサ手段Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、ａ、ｂ、Ｃおよびｄのす べてが作動される。第３図は、センサの２つのベース板４と４′の、３つのＸ、 Ｙおよび２＠における電気的な作用を主に示している。ベース板の一方を除外す る場合、いわゆるハーフブリッジが形成される。

トルク平衡板５を設けであるため、センサが電源に接続されて、ベース板４の？ ４ｈからポリマ支持金属フィルム表面の導電部分（側部）の間で間隔をあけて形 成され−た薄い間隙の空間部分に、熱が発生する。基層内の間隙の幅が作動範囲 を決定している。電極表面間の移行地点の内部の差により局部的な過熱が生じる 場合、この過熱はセンサの表面のすべての作動部で平衡化され且つ周囲に伝達さ れなければならない。従って熱運動が阻止され、温度をセンサ媒体６に適当な範 囲内で一定に保つことができる。このことは、雑音指数が溶解とセンサの全般に わたる変化の状態を物語っているため、熱雑音を低く保つことができることを意 味している。板５の材料は高い熱伝導５４と低いヒステリシスを備える必要があ り、また板５は電気的なシールド作用を備えると良い。板５０關械的な作用は、 センサ媒体６のキャリアとしての役割にあり、全面にわたってトルクな均一に伝 達し且つ分散することにある。

第４図は、いかにセンサＳをボルト止めジヨイントに取り付けるかまたは固定し 、例えばこの取り付けた箇所に加わる力または材料の動きを測定するかを示して いる。

センサＳのひずみ板は、底の位置に向けて、すなわちセンサＳがセンサホルダ８ と同じ高さを喝えている場合、牽引装置Ｆの面Ａに沿って圧縮され締め付けられ る。この位置にあって、センサＳは作動圧に到達し、センサホルダＢのフロート 限界または周囲の部品のひずみ限界まで負荷をかけることができる。また第４図 には基礎または固定板Ｃが示されている。この固定板は、例えば車両の負荷検知 部分に連絡し、また電線導管りはセンサにつながっている。第５図は、例えば牽 引装置Ｆ　ｒ−負荷試験を行なう際、いかにすればセンサＳを突き合わせボルト 止めジヨイントに直接挿入できるかを示している。第５図には、固定板Ｃの形態 をした慣用的な取り付は具が図示されている。この固定板は、一般に車両の牽引 装置に付属しており、この固定板の牽引装置Ｆの固定部分Ｆ′が２つのボルトＥ により固定されている。これらボルトは、例えばフレーム部材に連結して車両（ 図示せず）に取り付けられる。孔を持つセンサＳをボルトＥに使用したり、また センサＳを２つの部品のうちの一方で作った圧力依存抵抗器にし、固定板Ｃと固 定５分Ｆ′の間で締め付けることもできる。

本発明は、この実施例に限定されることはなく、本発明の慨念の骨子の範囲内で いかようにも変更できることが明らかである。

ｆ／と、３ Ｐ 補正書の翻訳文提出書（持：［法第１８４条の７第１項）昭和６０王　９　月２ ７　日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．３つのＸ−Ｙ−Ｚ軸の静的な力、動的な力およびトルクを測定するためのセ ンサの形態をした装置において、圧縮バー（１）の形態に精密に作られていて、 この圧縮バーは、取り付け板（２）の作動位置に押し込まれる際、成形されるよ うに構成されており、前記取り付け板は、ホルダと保護具としてセンサの部品（ １、３、４、５および６）のために設けられ、このためバー（１）は、圧縮され ている間に波形率を低下させるためのくびれを備え、しかも弾性的な引つ張り組 み込み作業により圧縮力が加わつていて、チツプまたはボードの形態をした少な くとも１つのベース板（４）の方向に力を向けている間に、横に脹らむのを波形 率抑制器（３）内で阻止されており、前記ベース板は金属製の指状センサまたは センサ部材を備え、そしてセンサのベース板が、温度を平衡化するためのトルク 平衡板（５）を一部に備え、また板（５）により支持されるようになつているセ ンサ媒体（６）を一部に備えていることを特徴とする装置。
2. ２．波形率抑制器（３）を備えた圧縮バー（１）が、用途に適した種類の力を直 接加えて交換されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置の改良。
3. ３．ベース板（４）が絶縁基層から作られていることを特徴とする請求の範囲第 １項または第２項に記載の装置。
4. ４．２つのベース板（４）を取り付ける場合、当該板（４）の間に配置されるト ルク吸収弾性リング（７）と、トルクアーム（８）と、各板（４）上のセンサ手 段（それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよびａ、ｂ、ｃ、ｄ）とが取り付けれることを特 徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
5. ５．板（５）が高い熱伝導率と低いヒステリシスの材料から作られていることを 特徴とする請求の範囲第１項および第２項に記載の装置。
6. ６．センサ媒体（６）には導電被覆が取り付けられていることを特徴とする請求 の範囲第１項と第２項に記載の装置。