[发明专利]应变体、应变体的制造方法、以及物理量测量传感器

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

发明所要解决的问题

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。

本发明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)。