应变体、应变体的制造方法、以及物理量测量传感器技术

在通过臂部(20)～(22)将框部(11)和中央部(12)连接起来的结构的应变体(10)中，通过对除了配置有应变仪(A1)等的臂部(20)～(22)的其他部分进行掩蔽并进行喷丸处理，在臂部(20)～(22)的周面上形成压缩残留应力层。当应变体(10)受到来自外力的载荷时，臂部(20)～(22)发生弹性变形，但通过形成的压缩残留应力层，臂部(20)～(22)难以发生疲劳失效。只要通过进行投射材料的投射作为喷丸处理，臂部(20)～(22)的表面粗糙度增大，应变仪的粘贴性提高从而检测精度也提高，由此能够确保稳定的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应变体、应变体的制造方法、以及物理量测量传感器
本专利技术涉及应变体以及具有该应变体的物理量测量传感器，尤其涉及通过提高抗疲劳失效性来确保长期的稳定使用的应变体、应变体的制造方法以及物理量测量传感器。
技术介绍
以往，作为物理量测量传感器，存在力传感器、转矩传感器、测力传感器等这样的传感器。物理量测量传感器利用多个应变仪检测伴随着因来自外部的载荷(外力)而产生的弹性变形的应变，并且根据该检测结果，测量与外力和力矩等有关的物理量的数值。这样的物理量测量传感器一般包括因外力而发生弹性变形的金属制的应变体，并且通过在该应变体上配置多个应变仪来检测应变。另外，在下述专利文献1～5以及非专利文献1中公开了物理量测量传感器的各种具体例。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国公开专利公报[日本特开2016-70673号公报]专利文献2：日本国公开专利公报[日本特开2011-209178号公报]专利文献3：日本国公开专利公报[日本特开平1-262430号公报]专利文献4：日本国公开专利公报[日本特开2004-45044号公报]专利文献5：日本国公开专利公报[日本特开平7-128167号公报]非专利文献1：岩崎英丈、津村稔，《6轴力传感器的原理及应用》，第49届自动控制联合讲演会，系统控制信息学会等主办，2006年11月25日～26日
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，由于物理量测量传感器的结构是应变体因外力而发生弹性变形，因此如果长期持续使用，则在应变体的弹性变形部位会蓄积金属疲劳。因此，当蓄积的金属疲劳超过临界点时，存在应变体发生疲劳破坏的问题。另外，应变体一般是通过机械加工(例如切削加工)制作的，但根据设计规格等，会产生包括锐利的形状和角度小的拐角形状的部分。这样的部分在受到外力时容易产生应力集中的现象，在这样的应力集中部位，上述的疲劳失效有可能变得显著。另外，被配置在应变体上的应变仪有时通过粘接剂粘贴。在通过粘贴安装了应变仪的情况下，根据应变体的弹性变形(压缩变形或拉伸变形等)的程度，有时粘接剂的层不能追随该弹性变形，因此在应变仪的粘贴部位与应变仪之间会产生滑动。当产生这样的滑动时，无法通过应变仪准确地检测到伴随弹性变形的应变，因此会产生测量精度下降的问题。并且，在专利文献1中公开的应用于力传感器的应变体包括将中央部与框部连接的多个臂部。该应变体是具有介于框部与臂部之间的弹性部(弯曲件)的结构(参照专利文献1的第0019段和第0020段)，并且在各臂部配置多个应变仪(参照专利文献1的第0024段和第0025段以及图1等)。在专利文献1的图1～图3、图7～图10、图12以及图13所示的应变仪的配置方式中，存在难以检测到与在特定的方向上对臂部施加外力时的变形相关的应变的问题。具体而言，在专利文献1的图11中示出的Mz、Fx、Fy的方向上施加外力时，应变检测精度会存在问题。本专利技术的一个方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供应变体、应变体的制造方法以及物理量测量传感器，提高了应变体对抗疲劳失效的强度(抗性)。另外，本专利技术的一个方式的目的在于提供应变体、应变体的制造方法以及物理量测量传感器，在通过粘接剂等粘贴应变仪的情况下，提高了应变仪对弹性变形的追随性。另外，本专利技术的一个方式的目的在于提供应变体、应变体的制造方法以及物理量测量传感器，在应变体的结构是具有弹性部且该弹性部通过臂部将中央部与框部连接并且该弹性部介于框部与臂部之间的情况下，即使臂部受到上述那样的特定的方向等的外力，也能够确保应变检测的精度。解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术的一个方式是一种应变体，其能够相对于载荷发生弹性变形，并且该应变体上配置有进行与伴随着变形的应变有关的检测的应变仪，并且该应变体的特征在于，在包括应变仪的配置部位的应变的产生范围内的应变部分处形成有残留应力层，该残留应力层具有负值的残留应力。本专利技术的一个方式是一种应变体的制造方法，该应变体能够相对于载荷发生弹性变形，并且该应变体上配置有进行与伴随着变形的应变有关的检测的应变仪，该应变体的制造方法的特征在于，具有如下步骤：对在包括应变仪的配置部位的应变的产生范围内的、除了应变部分之外的其他部分进行掩蔽；以及执行将投射材料向掩蔽后的应变体进行透射的处理，通过使所述应变部分与投射材料发生碰撞，从而在所述应变部分处形成残留应力层，该残留应力层具有负值的残留应力，并且，按照使所述应变部分的表面粗糙度比其他部分粗糙的方式制造应变体。专利技术效果在本专利技术的一个方式中，由于在应变部分处形成了具有压缩残留应力的残留应力层，因此能够提高应变仪的检测部位即发生弹性变形的部分的抗疲劳失效性。由此，能够实现应用了本专利技术的一个方式的应变体的物理量测量传感器的长期使用的稳定化。另外，在本专利技术的一个方式中，由于对除了应变部分以外的其他部分进行掩蔽并投射了投射材料，因此能够在未被掩蔽的应变部分处形成残留应力层。并且，与此同时，也能够增大应变部分的表面粗糙度。因此，能够高效地制造抗疲劳失效性较高并且利用粘接剂的锚固效果提高了粘贴型的应变计的变形追随性的应变体。附图说明图1示出了本专利技术的第1实施方式的力传感器，图1的(a)是正视图，图1的(b)是后视图。图2示出了第1实施方式的力传感器，图2的(a)是侧视图，图2的(b)是图1的(a)中的A-A线剖视图。图3是第1实施方式的力传感器的图1的(a)中的B-B线剖视图。图4是本专利技术的第1实施方式的应变体的正视图。图5是第1实施方式的应变体的后视图。图6是示出正视侧的应变体的一个臂部上的应变仪的配置方式的放大配置图。图7是示出后视侧的应变体的一个臂部上的应变仪的配置方式的放大配置图。图8示出了掩蔽状态下的应变体，图8的(a)是正视图，图8的(b)是侧视图，图8的(c)是后视图。图9是示出应变仪的电连接的方式的应变仪电路的电路图。图10是示出进行应变仪电路的输出电压信号的处理的信号处理模块的主要的内部结构的框图。图11的(a)～(f)是示出应变仪电路中包括的各桥接电路的检测结果的表。图12示出了第1实施方式的变形例的应变体，图12的(a)是正视图，图12的(b)是后视图。图13示出了第1实施方式的其他变形例的应变体，图13的(a)是正视图，图13的(b)是后视图。图14示出了第1实施方式的变形例的掩蔽状态下的应变体，图14的(a)是正视图，图14的(b)是侧视图，图14的(c)是后视图。图15示出了第1实施方式的其他变形例的掩蔽状态下的应变体，图15的(a)是正视图，图15的(b)是侧视图，图15的(c)是后视图。图16示出了本专利技术的第2实施方式的力传感器，图16的(a)是正视图，图16的(b)是后视图。图17示出了第2实施方式的力传感器，图17的(a)是侧视图，图17的(b)是图16的(a)中的C-C线剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变体，其能够相对于载荷发生弹性变形，并且所述应变体上配置有应变仪，所述应变仪进行与伴随着变形的应变有关的检测，所述应变体的特征在于，/n在包括应变仪的配置部位的应变的产生范围内的应变部分处形成有残留应力层，所述残留应力层具有负值的残留应力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180614 JP 2018-1138891.一种应变体，其能够相对于载荷发生弹性变形，并且所述应变体上配置有应变仪，所述应变仪进行与伴随着变形的应变有关的检测，所述应变体的特征在于，
在包括应变仪的配置部位的应变的产生范围内的应变部分处形成有残留应力层，所述残留应力层具有负值的残留应力。


2.根据权利要求1所述的应变体，其特征在于，
所述应变部分的表面粗糙度比其他部分粗糙。


3.根据权利要求1或2所述的应变体，其特征在于，所述应变体具有：
框部；
中央部，其以与所述框部隔着空间的方式位于所述框部中；以及
臂部，其包括在所述应变部分中，并且将所述框部和所述中央部连接起来，
在所述框部上形成有第1贯通部，所述第1贯通部与连接有所述臂部的部位相对，
在所述臂部的一个面上一共配置有4个应变仪，所述4个应变仪为第1应变仪、第2应变仪、第3应变仪、第4应变仪，
所述第1应变仪和所述第2应变仪相对于沿着所述臂部的延伸方向的所述一个面上的中心线线对称，并且，所述第1应变仪和所述第2应变仪按照所述第1应变仪和所述第2应变仪的检测方向与所述中心线平行的方式配置在所述中央部的侧部，
所述第3应变仪和所述第4应变仪相对于所述中心线线对称，并且，所述第3应变仪和所述第4应变仪按照所述第3应变仪和所述第4应变仪的检测方向相对于中心线倾斜以向所述中央部的方向逐渐扩展的方式配置在所述框部的侧部。


4.根据权利要求1或2所述的应变体，其特征在于，所述应变体具有：
框部；
中央部，其以与所述框部隔着空间的方式位于所述框部中；以及
臂部，其包括在所述应变部分中，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：长坂政彦，牧野泰育，
申请(专利权)人：新东工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP