測力傳感器以及測力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測定載荷的測力傳感器以及測力傳感器的制造方法。
【背景技術】
[0002]公知有利用應變傳感器對載荷進行測定的測力傳感器(專利文獻1?3)。如專利文獻1?3所述，以往的測力傳感器具有沿一個方向延伸的橫梁(梁)，并通過將應變傳感器設置在橫梁上，從而能夠測定主要施加于橫梁的一個方向上的載荷。
[0003]專利文獻1:日本特公平6-95036號公報
[0004]專利文獻2:日本特公平7-104218號公報
[0005]專利文獻3:日本特許登記第2509848號公報
[0006]發明人們為了進行振動試驗，研究利用測力傳感器測定由被測定物的振動而產生的載荷。例如，對安裝于機動車車身的散熱器的振動進行測定，或者對在設置于公園等的游樂設施等上產生的振動進行測定等。在這樣的振動試驗中，由于施加于被測定物的載荷并非為一個方向，因此要求同時測定多個方向上的振動。
[0007]上述專利文獻1?3中所記載的測力傳感器由于僅具有沿一個方向延伸的橫梁，并僅在該橫梁上安裝有應變傳感器，因此測定方向主要為一個方向，不能同時測定例如X軸方向和Y軸方向這兩個方向的載荷。發明人們為了滿足上述要求，將測定方向為一個方向的測力傳感器配置成各自的測定方向朝著正交的朝向并且將它們上下地兩個重疊，從而研究同時地測定正交的兩個方向上的載荷。這兩個測力傳感器通過螺栓的緊固而連結。
[0008]然而，在通過螺栓緊固來連結兩個測力傳感器而成的連結型測力傳感器中，如果用于振動試驗，則存在由于振動而螺栓松動的缺點。如果螺栓松動，則剛性降低，測定誤差增大。雖然為了確保較高的剛性，存在為了提高緊固力而加寬螺栓的直徑或者增加根數的方法，但是如果這樣，則導致測力傳感器大型化。在測力傳感器的設置空間狹窄的情況下，由于大型化也較困難，因此在連結型測力傳感器中無法確保所需的剛性。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供即使小型也具有較高的剛性并且能夠正確地測定施加于被測定物的多個方向上的載荷的測力傳感器以及測力傳感器的制造方法。
[0010]為了達成上述目的，本發明的測力傳感器包括保持件、連結部、第一橫梁、第二橫梁、第一應變傳感器、第二應變傳感器以及狹縫。保持件的平面形狀具有框形狀。連結部配置于保持件內，與被測定物連結。第一橫梁在以保持件呈現框形狀的平面為包含正交的X軸以及Y軸的XY平面的情況下，配置于保持件內，并在XY平面上沿X軸方向延伸。第一橫梁與保持件以及連結部一體地形成，且一端與保持件連接，另一端與連結部連接。第二橫梁配置于保持件內，并在XY平面上沿Y軸方向延伸。第二橫梁與保持件以及連結部一體地形成，且一端與保持件連接，另一端與連結部連接，進一步，配置于在與XY平面正交的Z軸方向上與第一橫梁分開的位置。第一應變傳感器安裝于第一橫梁，并且用于對由于從被測定物施加于連結部的載荷而在在第一橫梁上產生的Y軸方向上的變形量進行測定。第二應變傳感器安裝于第二橫梁，并且用于對由于從被測定物施加于連結部的載荷而在第二橫梁上產生的X軸方向上的變形量進行測定。狹縫為了在Ζ軸方向上將連結部分離成與第一橫梁連接的第一連結部和與第二橫梁連接的第二連結部這兩個部分，而相對于連結部在與ΧΥ平面平行的方向上形成。
[0011]優選的是，第一橫梁由在X軸方向上分別從第一連結部的兩端向保持件的內周面各延伸兩根、合計四根的橫梁構成，并且，第二橫梁由在Υ軸方向上分別從第二連結部的兩端向保持件的內周面各延伸兩根、合計四根的橫梁構成。優選的是，在將η設為正整數的情況下，第一應變傳感器以及第二應變傳感器由分別以4η個為一組的電阻器的組合構成。優選的是，在構成第一橫梁的合計四根的各橫梁上各設置有至少一個構成第一應變傳感器的電阻器，在構成第二橫梁的合計四根的各橫梁上各設置有至少一個構成第二應變傳感器的電阻器。
[0012]優選的是，第一橫梁以及第二橫梁分別為剖面是四邊形的四棱柱，并且四個側面中的兩個側面與ΧΥ平面平行地配置，且其他兩個側面以與ΧΥ平面正交的朝向配置，構成第一應變傳感器以及第二應變傳感器的各個電阻器在第一橫梁或者第二橫梁上安裝于與ΧΥ平面正交的側面。優選的是，在第一橫梁以及第二橫梁的至少一方，在與ΧΥ平面平行的側面安裝有用于測定Ζ軸方向上的變形量的第三應變傳感器。
[0013]優選的是，保持件的平面形狀為圓環形狀，連結部的平面形狀為四邊形，配置于四邊形的中心與圓環形狀的中心一致的位置。優選的是，被測定物與第一連結部以及第二連結部的一方連結，固定被測定部的固定部與另一方連結。
[0014]本發明的測力傳感器的制造方法包含主體部形成工序、連結部分離工序以及應變傳感器安裝工序。在主體部形成工序中，形成主體部，該主體部一體地形成有保持件、連結部、第一橫梁以及第二橫梁，所述保持件的平面形狀具有框形狀，所述連結部配置于保持件內并與被測定物連結，所述第一橫梁在以保持件呈現框形狀的平面為包含正交的X軸以及Υ軸的ΧΥ平面的情況下，配置于保持件內，在框內沿X軸方向延伸，所述第一橫梁的一端與保持件連接，所述第一橫梁的另一端與連結部連接，所述第二橫梁配置于保持件內，在ΧΥ平面上沿Υ軸方向延伸，所述第二橫梁的一端與保持件連接，所述第二橫梁的另一端與連結部連接，進一步，所述第二橫梁配置于在與ΧΥ平面正交的ζ軸方向上與第一橫梁分開的位置。在連結部分離工序中，在形成主體部后，對于連結部，形成在與ΧΥ平面平行的方向上貫通連結部的狹縫，從而在Ζ軸方向上將連結部分離成與第一橫梁連接的第一連結部和與第二橫梁連接的第二連結部這兩個部分。在應變傳感器安裝工序中，在第一橫梁上安裝第一應變傳感器，并且在第二橫梁上安裝第二應變傳感器，所述第一應變傳感器用于對由于從被測定物施加于連結部的載荷而在第一橫梁上產生的Υ軸方向上的變形量進行測定，所述第二應變傳感器用于對由于從被測定物施加于連結部的載荷而在第二橫梁上產生的X軸方向上的變形量進行測定。另外，優選的是，狹縫通過電火花線切割加工或者激光加工而形成。
[0015]根據本發明，由于一體地形成保持件、連結部、沿X軸方向延伸的第一橫梁以及沿Υ軸方向延伸的第二橫梁，因此即使小型剛性也較高。并且，由于剛性較高，因此能夠對用第一橫梁和第二橫梁分別測定的X軸方向上和Υ軸方向上的載荷進行正確地測定。
[0016]另外，由于即使小型也能夠確保較高的剛性，因此能夠使Z軸方向上的厚度較薄。由此，也能夠在狹窄的空間設置。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的測力傳感器的立體圖。
[0018]圖2是切除測力傳感器的一部分后的立體圖。
[0019]圖3是測力傳感器的俯視圖。
[0020]圖4是沿圖3的IV-1V線切斷后的縱向剖視圖。
[0021]圖5是沿圖3的V-V線切斷厚的縱向剖視圖。
[0022]圖6是說明測力傳感器的制造方法的立體圖。
[0023]圖7是說明測力傳感器的使用狀態的主要部分剖視圖。
[0024]圖8是說明本發明的變形例的立體圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，測力傳感器2包括:主體部3和多個應變傳感器4?7(參照圖2)。主體部3由例如不銹鋼等金屬形成，并具有保持件8、第一連結部9以及第二連結部10 (參照圖2)、第一橫梁11以及第二橫梁12 (參照圖2)。保持件8的平面形狀為框形狀，具體而言，為圓環形狀。這里，設保持件8呈現框形狀的平面為包含正交的X軸以及Y軸的XY平面，并設與XY平面正交的保持件8的厚度方向為Z軸。另外，設包含X軸以及Z軸的平面為XZ平面，設包含Y軸以及Z軸的平面為YZ平面。
[0026]如圖2所示，在保持件8的內部空間配置有第一連結部9以及第二連結部10。如后述的那樣，第一連結部9以及第二連結部10在兩者一體地形成后，在Z軸方向上沿上下分離。在第一連結部9以及第二連結部10之間形成有狹縫13，狹縫13在分離加工時被形成。另外，貫通保持件8的一部分而形成的切口 14在形成狹縫13時被同時地形成。
[0027]如圖3?圖5所示，第一連結部9以及第二連結部10的XY平面內的平面形狀為四邊形，并且第一連結部9以及第二連結部10配置于與形成為圓環形狀的保持件8中心一致的位置。第一連結部9以及第二連結部10分別在中心形成有用于連結被測定物的內螺紋部9a、10a。第一連結部9以及第二連結部10由于原本為一體，因此X軸方向以及Y軸方向的位置相互重疊。另外，內螺紋部9a、10a的中心與保持件8的中心一致。
[0028]第一橫梁11在保持件8的框內沿X軸方向延伸，并與保持件8以及第一連結部9一體地形成，軸方向的一端與保持件8連接，另一端與第一連結部9連接。第一橫梁11由在X軸方向上從第一連結部9的兩端即第一連結部9的相對的側面9b、9c分別向保持件8各延伸兩根、合計四根的橫梁11a?lid構成。橫梁11a?lid分別為剖面是四邊形的四棱柱，并且四個側面中