(57)【要約】【課題】  締結部によって締結されている複数の被締結部材からなる構造体の歪みエネルギを検出可能な歪み検出装置を提供する。【解決手段】  歪み検出装置１は、ステンレスボルト９３，９４によって締結されているベース９１と取付部材９２とからなる構造体９０においてベース９１と取付部材９２との間に設けられる。歪み検出装置１は、弾性部材１６および熱流束センサ１０を備える。弾性部材１６は、ステンレスボルト９３，９４の変形に応じて伸縮可能に設けられ、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する。熱流束センサ１０は、弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能であって弾性部材１６内の熱が伝わるよう設けられている。熱流束センサ１０は、弾性部材１６の伸縮によって発生する弾性部材１６の内部と外部との間の熱の流れである熱流束Ｆｈ１の大きさを検出可能である。【選択図】  図１
2018091627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結部（９３，９４）によって締結されている複数の被締結部材（７７，９１，９２，９６，９７）からなる構造体（９０，９５）の歪みエネルギを検出可能な歪み検出装置であって、
前記締結部および複数の前記被締結部材の少なくとも一つの変形に応じて伸縮可能に設けられ、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する伸縮可能部材（１６，８１２，８２２）と、
前記伸縮可能部材の伸縮に応じて変形可能であって前記伸縮可能部材の熱が伝わるよう設けられ、前記伸縮可能部材の内部と外部との間の熱の流れである熱流束を検出可能な熱流束検出部（１０，５０，６０，８１１，８２１）と、
を備える歪み検出装置。
【請求項２】
熱流束検出部は、
熱可塑性樹脂から形成され、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１１）を有する絶縁基材（１１）、
前記絶縁基材の一方の面に設けられる第一導電パターン（１１４）、
前記絶縁基材の他方の面に設けられる第二導電パターン（１１５）、
金属から形成され複数の前記ビアホールの一部に設けられる複数の第一層間接続部材（１４）、
および、
前記第一層間接続部材とは異なる金属から形成され、前記第一層間接続部材が設けられる前記ビアホールに隣り合う前記ビアホールに設けられる複数の第二層間接続部材（１５）、
を有し、
前記第一層間接続部材と前記第二層間接続部材とは、前記第一導電パターンおよび前記第二導電パターンによって交互に直列に接続されている請求項１に記載の歪み検出装置。
【請求項３】
前記伸縮可能部材および前記熱流束検出部は、複数の前記被締結部材の間に設けられる請求項１または２に記載の歪み検出装置。
【請求項４】
前記伸縮可能部材および前記熱流束検出部は、複数の前記被締結部材の少なくとも一つの被締結部材が有する溝（９２０，９６３，９６４）に設けられている請求項３に記載の歪み検出装置。
【請求項５】
複数の前記被締結部材の一の被締結部材と他の被締結部材との間に設けられ、前記伸縮可能部材および前記熱流束検出部を収容可能な収容空間（２１０）を有するスペーサ（２１）をさらに備える請求項３に記載の歪み検出装置。
【請求項６】
前記締結部は、ボルトであって、
複数の前記被締結部材の少なくとも一つの被締結部材と前記ボルトとの間に設けられ、前記伸縮可能部材および前記熱流束検出部を収容可能な収容空間（４５０，９４０）を有するワッシャ（４５，９４３）をさらに備える請求項１または２に記載の歪み検出装置。
【請求項７】
前記ワッシャは、複数の前記被締結部材の一の被締結部材と前記ボルトとの間に設けられ前記ボルトの頭部（９４１）を当接する座金部（４５１）、および、前記座金部と複数の前記被締結部材の他の被締結部材との間に設けられる延長部（４５２）を有し、
前記伸縮可能部材および前記熱流束検出部は、前記延長部の前記他の被締結部材に対向する延長部側端面（４５３）と前記他の被締結部材の前記延長部側端面に対向する部材側端面（９１２）との間に設けられ、
前記伸縮可能部材は、前記延長部側端面または前記部材側端面のいずれか一方に密着し、前記熱流束検出部は、前記延長部側端面または前記部材側端面のいずれか他方に密着している請求項６に記載の歪み検出装置。
【請求項８】
前記熱流束検出部は、前記伸縮可能部材を挟むよう二つ設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の歪み検出装置。
【請求項９】
二つの前記熱流束検出部は、前記伸縮可能部材の一方の側に二つ並べて設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の歪み検出装置。
【請求項１０】
複数の前記被締結部材の一の被締結部材に固定可能に形成され、前記熱流束検出部を支持可能な一の組付部材（７１）と、
複数の前記被締結部材の他の被締結部材に固定可能に形成され、前記伸縮可能部材を支持可能な他の組付部材（７２）と、
をさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の歪み検出装置。
【請求項１１】
前記一の組付部材または前記他の組付部材に設けられ、前記伸縮可能部材または前記熱流束検出部を支持する支持面（７３２）を有し、前記一の組付部材または前記他の組付部材に対する前記支持面の位置を調整可能な調整ねじ（７３）をさらに備える請求項１０に記載の歪み検出装置。
【請求項１２】
前記熱流束検出部の検出結果に基づいて前記構造体に作用する外力が所定の範囲内となっているか否かを判定可能な判定部（８３）をさらに備える請求項１〜１１のいずれか一項に記載の歪み検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結部によって締結されている複数の被締結部材からなる構造体の歪みエネルギを検出可能な歪み検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部材の歪みを検出可能な歪み検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、測定対象の部材の変形量を検出可能な変形量センサ、および、変形量センサを測定対象の部材に固定する固定部材を備える歪み検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、外力によって部材が変形すると、当該部材を有する装置の機能に影響を及ぼす。このため、当該装置の機能、例えば、加工装置である場合の加工精度や組み付け装置である場合の組み付け精度を保証したり、これらの精度を向上させたりするためには、部材の変形量だけでなく、部材の変形速度を検出することが重要となる。すなわち、構造体を構成する複数の部材の一つが外力によって変形することによって構造体に蓄積されるエネルギである歪みエネルギに比例する部材の変形速度を検出する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の歪み検出装置では、部材の変形量を検出することはできるものの、部材の変形速度を検出することはできない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、締結部によって締結されている複数の被締結部材からなる構造体の歪みエネルギを検出可能な歪み検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、締結部によって締結されている複数の被締結部材からなる構造体の歪みエネルギを検出可能な歪み検出装置であって、伸縮可能部材、および、熱流束検出部を備える。
伸縮可能部材は、締結部の変形に応じて伸縮可能に設けられ、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する。
熱流束検出部は、伸縮可能部材の伸縮に応じて変形可能であって伸縮可能部材内の熱が伝わるよう設けられ、前記伸縮可能部材の内部と外部との間の熱の流れである熱流束を検出可能である。
【０００７】
本発明の歪み検出装置では、構造体に歪みを発生させる外力が作用すると伸縮可能部材が圧縮または伸長し発熱または吸熱する。ここで、構造体の「歪み」とは、構造体を構成する複数の被締結部材の一つが外力によって変形することを指し、複数の被締結部材を締結する締結部の変形も含む。伸縮可能部材が発熱または吸熱すると、伸縮可能部材と伸縮可能部材の周囲の部材との間に熱の流れ、いわゆる、熱流束が発生する。この熱流束は、伸縮可能部材の圧縮または伸長の度合いの変化、すなわち、構造体の変形の度合いが変化すると発生する。本発明の歪み検出装置では、この熱流束の大きさを熱流束検出部によって単位時間ごとに検出する。これにより、本発明の歪み検出装置は、外力による変形によって構造体に蓄積される歪みエネルギの変化量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の第一実施形態による歪み検出装置が備える熱流束センサの断面図である。
【図４】図３のＩＶ矢視図である。
【図５】本発明の第二実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図６】本発明の第三実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図７】本発明の第四実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図８】本発明の第五実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図９】本発明の第六実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図１０】本発明の第七実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図１１】本発明の第八実施形態による歪み検出装置の模式図である。
【図１２】本発明の第八実施形態による歪み検出装置における二つの熱流束センサの出力の時間変化を示す特性図である。
【図１３】本発明の第八実施形態による歪み検出装置における熱流束センサの出力の時間変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による歪み検出装置を図１〜４に基づいて説明する。第一実施形態による歪み検出装置１は、図１に示すように、「締結部」としてのステンレスボルト９３，９４によって締結されている「被締結部材」としてのベース９１と「被締結部材」としての取付部材９２との間に設けられる。
【００１１】
最初に、歪み検出装置１が設けられる構造体９０の構成を説明する。構造体９０は、ベース９１、取付部材９２、および、ステンレスボルト９３，９４を有する。
ベース９１は、金属、例えば、ＳＵＳ３０３から形成されている。ベース９１は、例えば、図示しないテーブルや床面などに固定されている。図１には、ベース９１の取付部材９２が取り付けられている一部を示している。ベース９１の取付部材９２が設けられる側の当接面９１２には、ステンレスボルト９３，９４が挿入可能なボルト孔９１１が形成されている。ボルト孔９１１の内壁にはねじ溝が形成されている。
【００１２】
取付部材９２は、金属、例えば、ＳＵＳ３０３から形成されている。取付部材９２は、ベース９１側の当接面９２１がベース９１の当接面９１２に当接可能である。取付部材９２は、ステンレスボルト９３，９４を挿通可能な貫通孔９２２を有する。貫通孔９２２は、当接面９２１から当接面９２１とは反対側の端面９２３までステンレスボルト９３，９４が挿通可能に形成されている。
【００１３】
ステンレスボルト９３，９４は、それぞれ頭部９３１，９４１、および、軸部９３２，９４２を有する。頭部９３１，９４１は、取付部材９２の端面９２３に当接可能に形成されている。軸部９３２，９４２は、貫通孔９２２に挿通可能に形成されている。軸部９３２，９４２の頭部９３１，９４１に接続する側とは反対側の端部の外壁には、ボルト孔９１１の内壁のねじ溝と係合可能なねじ溝を有する。
【００１４】
貫通孔９２２とボルト孔９１１とが連通するようベース９１の当接面９１２上に取付部材９２を置いた後、ステンレスボルト９３，９４を貫通孔９２２に挿入すると、ステンレスボルト９３，９４は、ボルト孔９１１に挿入される。ボルト孔９１１に挿入されたステンレスボルト９３，９４のねじ溝とボルト孔９１１の内壁のねじ溝とを係合させつつ、ステンレスボルト９３，９４の頭部９３１，９４１が取付部材９２の端面９２３に当接するまでステンレスボルト９３，９４を回転すると、ベース９１と取付部材９２とが締結される。
【００１５】
歪み検出装置１は、取付部材９２が有する溝９２０に設けられている。歪み検出装置１は、「伸縮可能部材」としての弾性部材１６、および、「熱流束検出部」としての熱流束センサ１０を備える。
【００１６】
弾性部材１６は、例えば、バイトンゴムから形成されている略平板状の部材である。弾性部材１６は、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する。弾性部材１６は、一方の端面１６１が溝９２０において溝９２０の底壁９２４に図示しない接着剤によって密着している。
【００１７】
熱流束センサ１０は、溝９２０において弾性部材１６のベース９１側の端面１６２に設けられている。熱流束センサ１０は、可撓性を有する部材であって、弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能である。熱流束センサ１０には弾性部材１６の内部と外部との間の熱の流れである熱流束が通る。熱流束センサ１０は、自身を横切る熱流束を検出可能なセンサである。熱流束センサ１０は、検出した熱流束を、例えば、電圧として出力する。
【００１８】
熱流束センサ１０は、図３に示すように、絶縁基材１１、裏面保護部材１２、表面保護部材１３、第一層間接続部材１４、および、第二層間接続部材１５を有する。なお、図３は、熱流束センサ１０の構成を分かりやすくするため、実際の形状に比べて裏面保護部材１２から表面保護部材１３に向かう方向を拡大している。
【００１９】
絶縁基材１１は、熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。絶縁基材１１は、厚さ方向に貫通する複数のビアホール１１１を有する。ビアホール１１１には、第一層間接続部材１４または第二層間接続部材１５が設けられている。第一層間接続部材１４が設けられているビアホール１１１の隣には第二層間接続部材１５が設けられるビアホール１１１が設けられている。すなわち、絶縁基材１１には、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とが離間して互い違いになるように配置されている。
【００２０】
裏面保護部材１２は、大きさが絶縁基材１１の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。裏面保護部材１２は、絶縁基材１１の裏面１１２に設けられている。絶縁基材１１の裏面１１２と裏面保護部材１２の絶縁基材１１側の面１２１との間には、銅箔などがパターニングされた複数の「第一導電パターン」としての裏面パターン１１４が設けられている。裏面パターン１１４は、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とを電気的に接続している。
【００２１】
表面保護部材１３は、大きさが絶縁基材１１の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。表面保護部材１３は、絶縁基材１１の表面１１３に設けられている。絶縁基材１１の表面１１３と表面保護部材１３の絶縁基材１１側の面１３１との間には、銅箔などがパターニングされた複数の「第二導電パターン」としての表面パターン１１５が形成されている。表面パターン１１５は、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とを電気的に接続している。
【００２２】
複数の第一層間接続部材１４と複数の第二層間接続部材１５とは、ゼーベック効果を発揮するよう互いに異なる金属で構成されている。例えば、第一層間接続部材１４は、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。また、第二層間接続部材１５は、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の所定の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とは、裏面パターン１１４および表面パターン１１５によって交互に直列されている。
【００２３】
図３，４に示すように、複数の第一層間接続部材１４のうち一つの第一層間接続部材１４０は、端子１４１と電気的に接続している。また、複数の第二層間接続部材１５のうち一つの第二層間接続部材１５０は、端子１５１と電気的に接続している。端子１４１、１５１は、図４に示すように、一つの熱流束センサ１０内で裏面パターン１１４、第一層間接続部材１４、表面パターン１１５、および、第二層間接続部材１５が蛇行するよう接続されている両端に位置している（図４の二点鎖線Ｌ４参照）。端子１４１、１５１は、表面保護部材１３が有する開口１３２を介して外部に露出している。
端子１４１は、接続バンプ１４２を介して出力線１４３と電気的に接続している。また、端子１５１は、接続バンプ１５２を介して出力線１５３と電気的に接続している。
【００２４】
熱流束センサ１０では、熱流束センサ１０の厚さ方向（図３の裏面保護部材１２から表面保護部材１３に向かう方向）に流れる熱量の大きさが変化すると、交互に直列接続された第一層間接続部材１４および第二層間接続部材１５において発生する起電圧が変化する。熱流束センサ１０では、この電圧を出力線１４３、１５３を介して検出信号として外部に出力する。この検出信号に基づいて熱流束センサ１０を通る熱流束の大きさが算出される。
【００２５】
第一実施形態では、取付部材９２の溝９２０の深さが１ｍｍであるのに対し、弾性部材１６の厚みは１ｍｍであり、熱流束センサ１０の厚みは０．３ｍｍとなっている。これにより、溝９２０に歪み検出装置１が設けられると、弾性部材１６は、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態でベース９１と取付部材９２との間に設けられる。
【００２６】
次に、第一実施形態による歪み検出装置１の作用を図１に基づいて説明する。
構造体９０に一定以上の外力が作用するとき、構造体９０には歪みが発生する。ここで、構造体９０の「歪み」とは、構造体９０を構成するベース９１、取付部材９２、および、ステンレスボルト９３，９４の少なくとも一つが外力によって変形している状態を指す。このとき、構造体９０には、変形による歪みエネルギが蓄積される。
【００２７】
ベース９１、取付部材９２、および、ステンレスボルト９３，９４の少なくとも一つが外力によって変形すると、溝９２０におけるベース９１と取付部材９２との間隔、具体的には、当接面９１２と底壁９２４との間隔、が変化するため、弾性部材１６が圧縮または伸長する。構造体９０に作用する外力によって溝９２０におけるベース９１と取付部材９２との間隔が短くなり弾性部材１６が圧縮されると、弾性部材１６の内部で熱が発生する。弾性部材１６の内部で熱が発生すると、図１に示すように、弾性部材１６の内部から外部に向かう熱流束Ｆｈ１が発生する。熱流束センサ１０は、この熱流束Ｆｈ１の大きさを検出する。
また、構造体９０に作用する外力によって溝９２０におけるベース９１と取付部材９２との間隔が長くなり弾性部材１６が伸長すると、弾性部材１６が吸熱するため、弾性部材１６の外部から内部に向かう熱流束Ｆｈ１が発生する。熱流束センサ１０は、この熱流束Ｆｈ１の大きさを検出する。
【００２８】
また、ベース９１の当接面９１２および取付部材９２の当接面９２１には反りやうねりがあるため、組み付けられたベース９１と取付部材９２との間には、隙間が形成されている。このため、ベース９１と取付部材９２とを組み付けるとき、ステンレスボルト９３，９４の締め込みの度合いによって取付部材９２が変形する。取付部材９２が変形すると弾性部材１６の内部と外部との間で熱流束Ｆｈ１が発生する。熱流束センサ１０は、この熱流束Ｆｈ１の大きさを検出する。
【００２９】
（ａ）第一実施形態による歪み検出装置１では、構造体９０に歪みを発生させる外力が作用すると弾性部材１６が圧縮または伸長し発熱または吸熱する。弾性部材１６が発熱または吸熱すると、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間に熱流束Ｆｈ１が発生する。この熱流束Ｆｈ１の大きさは、弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能な熱流束センサ１０によって検出される。
熱流束センサ１０は、弾性部材１６の変形量に比例する熱流束Ｆｈ１の大きさを電圧で出力する。また、熱流束センサ１０は、単位時間当たりの熱流束をその都度の電圧として出力することが可能である。これにより、熱流束センサ１０が出力する電圧の時間変化に基づいて、弾性部材１６の変形量と弾性部材１６の変形速度との積に比例する歪みエネルギの変化量を検出することができる。
このように、第一実施形態による歪み検出装置１は、弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能な熱流束センサ１０を用いて熱流束Ｆｈ１の大きさを単位時間ごとに検出することによって構造体９０の歪みエネルギの変化量を検出することができる。
【００３０】
（ｂ）熱流束センサ１０は、熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている絶縁基材１１などから構成されている。これにより、熱流束センサ１０は、可撓性を有するため、弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能に形成されている。したがって、熱流束センサ１０は、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間の熱流束Ｆｈ１を高精度に検出することができる。したがって、第一実施形態による歪み検出装置１は、構造体９０の歪みエネルギの変化量を高精度に検出することができる。
【００３１】
（ｃ）第一実施形態による歪み検出装置１は、ベース９１と取付部材９２との間に設けられている弾性部材１６は、３０％程度圧縮されている。これにより、弾性部材１６は、ベース９１や取付部材９２の変形によって変形することができる。したがって、ベース９１や取付部材９２の変形によって弾性部材１６が圧縮または伸長しやすくなるため、第一実施形態による歪み検出装置１は、構造体９０の歪みエネルギの変化量を高精度に検出することができる。
【００３２】
（ｄ）第一実施形態による歪み検出装置１は、ベース９１と取付部材９２との間において取付部材９２が有する溝９２０に設けられている。これにより、ベース９１と取付部材９２とを当接させつつ歪み検出装置１をベース９１と取付部材９２との間に設けることができるため、ベース９１と取付部材９２との組付の状態を安定させることができる。
【００３３】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による歪み検出装置を図５に基づいて説明する。第二実施形態は、ベースと取付部材との間に設けられるスペーサを備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
第二実施形態による歪み検出装置２は、弾性部材１６、スペーサ２１、および、熱流束センサ１０を備える。
【００３５】
スペーサ２１は、ベース９１の当接面９１２と取付部材９２の当接面９２１との間に設けられる。スペーサ２１は、取付部材９２と同じ程度の大きさになるよう形成されている。スペーサ２１の一方の端面２１１は、当接面９２１に当接可能に形成されている。スペーサ２１の他方の端面２１２は、当接面９１２に当接可能に形成されている。スペーサ２１は、略中央に弾性部材１６および熱流束センサ１０を収容可能な収容空間２１０を有する。弾性部材１６は、第一実施形態と同様に、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態で収容空間２１０に収容されている。
【００３６】
（ｅ）第二実施形態では、弾性部材１６および熱流束センサ１０は、ベース９１と取付部材９２とに当接可能なスペーサ２１が有する収容空間２１０に収容されている。収容空間２１０に収容されている熱流束センサ１０は、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間の熱流束Ｆｈ２の大きさを単位時間ごとに検出する。これにより、第二実施形態による歪み検出装置２は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｃ）を奏するとともに、歪み検出装置２をベース９１と取付部材９２との間に設けてもベース９１と取付部材９２との組付の状態を安定させることができる。
【００３７】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による歪み検出装置を図６に基づいて説明する。第三実施形態は、ワッシャを備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
第三実施形態による歪み検出装置３は、弾性部材１６、ワッシャ９３３，９４３、および、熱流束センサ１０を備える。
【００３９】
ワッシャ９３３，９４３は、それぞれステンレスボルト９３，９４の頭部９３１，９４１と取付部材９２との間に設けられている。ワッシャ９３３，９４３は、ステンレスボルト９３，９４の締め込みによる取付部材９２の端面９２３の損傷を防止する。
【００４０】
また、ワッシャ９４３は、取付部材９２側に「収容空間」としての溝９４０を有する。溝９４０には、弾性部材１６および熱流束センサ１０が収容されている。弾性部材１６は、一方の端面１６１が溝９４０の底壁９４４に図示しない接着剤によって密着している。弾性部材１６は、第一実施形態と同様に、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態で溝９４０に収容されている。
【００４１】
（ｆ）第三実施形態では、弾性部材１６および熱流束センサ１０は、ステンレスボルト９４の頭部９４１と取付部材９２とに当接可能なワッシャ９４３が有する溝９４０に収容されている。溝９４０に収容されている熱流束センサ１０は、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間の熱流束Ｆｈ３の大きさを単位時間ごとに検出する。これにより、第三実施形態による歪み検出装置３は、取付部材９２とステンレスボルト９４との組付の状態を安定させつつ、ステンレスボルト９４の変形に起因する構造体９０の歪みエネルギの変化量を検出することができる。
【００４２】
（ｇ）また、第三実施形態による歪み検出装置３では、弾性部材１６は、３０％程度圧縮されており、熱流束センサ１０は、可撓性を有している。これにより、第三実施形態による歪み検出装置３は、ステンレスボルト９４の変形に起因する構造体９０の歪みエネルギの変化量を高精度に検出することができる。
【００４３】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による歪み検出装置を図７に基づいて説明する。第四実施形態は、ワッシャの形状が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
第四実施形態による歪み検出装置４は、弾性部材１６、ワッシャ９３３，４５、および、熱流束センサ１０を備える。
【００４５】
ワッシャ４５は、座金部４５１、および、延長部４５２を有する。
座金部４５１は、ステンレスボルト９４の頭部９４１と取付部材９２との間に設けられている。座金部４５１は、ステンレスボルト９４の締め込みによる取付部材９２の端面９２３の損傷を防止する。
延長部４５２は、座金部４５１の外周端部から取付部材９２の側壁９２５に沿ってベース９１の方向に延びるよう形成されている。延長部４５２の座金部４５１に接続する側とは反対側の端部には、弾性部材１６および熱流束センサ１０を収容可能な「収容空間」としての溝４５０を有する。
【００４６】
弾性部材１６は、一方の端面１６１が溝４５０の「延長部側端面」としての底壁４５３に図示しない接着剤によって密着している。弾性部材１６は、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態で溝４５０に収容されている。
熱流束センサ１０は、弾性部材１６のベース９１側に設けられ、「部材側端面」としての当接面９１２に当接している。
【００４７】
第四実施形態では、弾性部材１６および熱流束センサ１０は、ワッシャ４５の延長部４５２が有する溝４５０に収容されている。溝４５０に収容されている熱流束センサ１０は、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間の熱流束Ｆｈ４の大きさを単位時間ごとに検出する。これにより、第四実施形態による歪み検出装置４は、第三実施形態の効果（ｆ），（ｇ）を奏する。
【００４８】
また、第四実施形態では、弾性部材１６と密着している熱流束センサ１０は、頭部９４１から比較的離れた位置においてベース９１に当接している。これにより、ステンレスボルト９４のベース９１に対する変形の度合いが弾性部材１６および熱流束センサ１０において増幅されるため、ステンレスボルト９４の変形に起因する構造体９０の歪みエネルギの変化量をさらに高精度に検出することができる。
【００４９】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による歪み検出装置を図８に基づいて説明する。第五実施形態は、二つの熱流束センサを備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
第五実施形態による歪み検出装置５は、弾性部材１６、および、二つの熱流束センサ１０，５０を備える。歪み検出装置５は、ベース９１の取付部材９２とは反対側に比較的高熱を発生する発熱源５１が位置する構造体９０に設けられる。発熱源５１は、例えば、ヒータや、ポンプ、モータなどであるが、これらに限定されない。
【００５１】
弾性部材１６は、溝９２０において二つの熱流束センサ１０，５０に挟まれるよう設けられている。
【００５２】
熱流束センサ１０は、弾性部材１６の一方の端面１６１側に弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能に設けられている。熱流束センサ１０は、溝９２０の底壁９２４に図示しない接着剤によって密着している。熱流束センサ１０は、弾性部材１６からみてベース９１とは反対の方向に位置する取付部材９２の部位と、弾性部材１６との間の熱流束Ｆｈ１０を検出可能である。
熱流束センサ５０は、熱流束センサ１０と同様に構造をなしており、弾性部材１６のベース９１側の他方の端面１６２側に弾性部材１６の伸縮に応じて変形可能に設けられている。熱流束センサ５０は、ベース９１の当接面９１２に密着している。熱流束センサ５０は、ベース９１と弾性部材１６との間の熱流束Ｆｈ１５を検出可能である。
また、構造体９０には、発熱源５１で発生する熱が流れる。発熱源５１が発生する熱に起因する熱流束を熱流束Ｆｈ５０とする。
【００５３】
熱流束センサ１０が出力する検出信号Ｓ１０は、熱流束Ｆｈ１０と熱流束Ｆｈ５０との合計の熱流束の大きさとなる。また、熱流束センサ５０が出力する検出信号Ｓ５０は、熱流束Ｆｈ１５と熱流束Ｆｈ５０との合計の熱流束の大きさとなる。ここで、二つの検出信号Ｓ１０，Ｓ５０から弾性部材１６の熱流束Ｆｈ１０または熱流束Ｆｈ１５を算出する方法を説明する。なお、以下の説明では、図７において、発熱源５１から取付部材９２に向かう方向をプラスとして示し、弾性部材１６が発熱している状態での計算方法を説明する。なお、弾性部材１６が吸熱している状態での計算方法も同様である。
【００５４】
検出信号Ｓ１０は、以下の式（１）で表される。
Ｓ１０＝Ｆｈ５０＋Ｆｈ１０      ・・・（１）
また、検出信号Ｓ５０は、以下の式（２）で表される。
Ｓ５０＝Ｆｈ５０−Ｆｈ１５      ・・・（２）
【００５５】
式（１）および式（２）の右辺と左辺とをそれぞれ足すと、以下の式（３）となる。
Ｓ１０＋Ｓ５０＝２×Ｆｈ５０＋Ｆｈ１０−Ｆｈ１５      ・・・（３）
ここで、熱流束Ｆｈ１０と熱流束Ｆｈ１５とは、弾性部材１６の熱流束であるため絶対値が同じ大きさであることから、以下の式（４）となる。
Ｆｈ５０＝（Ｓ１０＋Ｓ５０）／２      ・・・（４）
式（１）または式（２）と式（４）とを使って、熱流束Ｆｈ１０または熱流束Ｆｈ１５を算出する。
Ｆｈ１０＝Ｓ１０−（Ｓ１０＋Ｓ５０）／２      ・・・（５）
このようにして、熱流束Ｆｈ１０または熱流束Ｆｈ１５を算出する。
【００５６】
（ｈ）第五実施形態では、歪み検出装置５は、弾性部材１６を挟むよう二つの熱流束センサ１０，５０を備える。歪みエネルギの検出対象である構造体９０の近傍に発熱源５１がある場合、二つの熱流束センサ１０，５０の検出信号Ｓ１０，Ｓ５０に基づいて式（５）によって弾性部材１６の熱流束の大きさを単位時間ごとに検出する。これにより、第五実施形態による歪み検出装置５は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏するとともに、熱流束の検出において外乱となる外部の発熱源５１の熱に影響されることなく構造体９０の歪みエネルギの変化量を高精度に検出することができる。
【００５７】
（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態による歪み検出装置を図９に基づいて説明する。第六実施形態は、弾性部材の一方の側に二つの熱流束センサが設けられている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
第六実施形態による歪み検出装置６は、弾性部材１６、および、二つの熱流束センサ１０，６０を備える。歪み検出装置６は、ベース９１の取付部材９２とは反対側に比較的高熱を発生する発熱源５１が位置する構造体９０に設けられている。
【００５９】
弾性部材１６および二つの熱流束センサ１０，６０は、溝９２０に設けられている。溝９２０では、ベース９１側から、弾性部材１６、熱流束センサ１０、熱流束センサ６０の順に設けられている。
【００６０】
弾性部材１６は、一方の端面１６１がベース９１の当接面９１２に当接するよう設けられている。弾性部材１６は、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態で設けられている。弾性部材１６が圧縮または伸長すると、弾性部材１６と弾性部材１６の周囲の部材との間に熱流束Ｆｈ６１が形成される。
【００６１】
熱流束センサ１０は、弾性部材１６の当接面９１２に当接する一方の端面１６１とは反対側の他方の端面１６２に密着するよう設けられている。熱流束センサ１０は、弾性部材１６からみてベース９１とは反対の方向に位置する取付部材９２の部位と弾性部材１６との間の熱流束Ｆｈ６１の大きさを単位時間ごとに検出可能である。
【００６２】
熱流束センサ６０は、熱流束センサ１０と同様に構造をなしており、熱流束センサ１０の弾性部材１６側とは反対側の端面に密着するよう設けられている。熱流束センサ６０は、溝９２０の底壁９２４に図示しない接着剤によって密着している。熱流束センサ６０は、弾性部材１６からみてベース９１とは反対の方向に位置する取付部材９２の部位と弾性部材１６との間の熱流束Ｆｈ６１を検出可能である。
【００６３】
第六実施形態では、構造体９０に発熱源５１で発生する熱が流れる。この発熱源５１が発生する熱に起因する熱流束を熱流束Ｆｈ６０とする。
【００６４】
次に、第六実施形態による歪み検出装置６の作用を説明する。ここで、熱流束センサ１０が出力する電圧と熱流束センサ６０が出力する電圧との差をパフォーマンス出力とする。パフォーマンス出力は、二つの熱流束センサ１０，６０が出力する電圧に基づいて導出することが可能である。また、パフォーマンス出力は、熱流束センサ１０と熱流束センサ６０とを同じ向きに配置し、熱流束センサ１０の一方の端子と熱流束センサ６０の熱流束センサ１０の一方の端子と同じ極の端子とを結ぶ一方、熱流束センサ１０の他方の端子と熱流束センサ６０の熱流束センサ１０の他方の端子と同じ極の端子との間の電圧を検出することによって導出してもよい。
【００６５】
構造体９０に歪みが発生していないとき、発熱源５１から定常的に熱流束Ｆｈ６０が流れるため、パフォーマンス出力は０となる。
構造体９０に歪みが発生し弾性部材１６が圧縮または伸長すると、弾性部材１６からの熱流束Ｆｈ６１が熱流束Ｆｈ６０とともに二つの熱流束センサ１０，６０を通る。このとき、熱流束センサ１０の熱抵抗によって熱流束センサ１０が出力する電圧と熱流束センサ６０が出力する電圧とに時間差が生じる。
【００６６】
具体的には、弾性部材１６が圧縮または伸長した直後では、熱流束Ｆｈ６１は、熱流束センサ１０の熱抵抗によって熱流束センサ６０に届いていない。これにより、熱流束センサ１０は、熱流束Ｆｈ６０と熱流束Ｆｈ６１との合計に相当する電圧を出力する一方、熱流束センサ６０は、熱流束Ｆｈ６０に相当する電圧を出力するため、パフォーマンス出力は、熱流束Ｆｈ６１に相当する電圧となる。その後、熱流束Ｆｈ６１が熱流束センサ６０を流れるようになると、パフォーマンス出力は０となる。
このように、歪み検出装置６は、歪みが発生するときを検出可能となっている。
【００６７】
第六実施形態による歪み検出装置６は、構造体９０に歪みが発生するとき、当該歪みの発生に応じて弾性部材１６から流れる熱流束Ｆｈ６１の熱抵抗による時間差を利用して歪みの発生を検出することができる。特に、歪みによる弾性部材１６での発熱が大きくかつ発熱速度が速いほどパフォーマンス出力が大きくなるため、歪みに対する応答がより早くなる。したがって、第六実施形態による歪み検出装置６は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏するとともに、歪みが発生するときを高精度に検出できる。
【００６８】
また、構造体９０の歪みが繰り返し発生するとき、弾性部材１６の変形によって弾性部材１６の内部の分子同士の摩擦熱が蓄積する。第六実施形態による歪み検出装置６は、この蓄積された摩擦熱も発熱源５１から定常的に流れる熱流束Ｆｈ６０と同じようにキャンセルすることができるため、熱流束センサ１０，６０の出力が不安定になることを防止することができる。
【００６９】
（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態による歪み検出装置を図１０に基づいて説明する。第七実施形態は、弾性部材および熱流束センサを構造体に組み付け可能な組付部材を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
第七実施形態による歪み検出装置７は、弾性部材１６、熱流束センサ１０、および、二つの組付部材７１，７２を備える。
【００７１】
最初に、歪み検出装置７が設けられる構造体９０の構成を説明する。構造体９０は、ベース９１、取付部材７７、および、ステンレスボルト９３，９４を有する。
取付部材７７は、当接部７７１、および、側壁部７７２を有する。
当接部７７１は、ベース９１の当接面９１２に当接可能に形成されている。当接部７７１は、ステンレスボルト９３を挿通可能な貫通孔７７３を有する。貫通孔７７３は、ベース９１の当接面９１２に当接可能な当接面７７４から当接面７７４とは反対側の端面７７５までステンレスボルト９３が挿通可能に形成されている。
側壁部７７２は、当接部７７１の端面７７５上であって、側壁部７７２の一端からベース９１とは反対の方向に延びるよう形成されている。
【００７２】
歪み検出装置７が備える二つの組付部材７１，７２は、弾性部材１６および熱流束センサ１０を介して、ベース９１の当接面９１２と側壁部７７２の側面７７６とを連結するよう設けられている。組付部材７１は、特許請求の範囲に記載の「一の組付部材」に相当する。組付部材７２は、特許請求の範囲に記載の「他の組付部材」に相当する。
【００７３】
組付部材７１は、ベース９１の当接面９１２上に設けられる。組付部材７１は、ベース部７１１および第一支持部７１２を有する。
ベース部７１１は、ベース９１の当接面９１２上に設けられる平板状の部位である。ベース部７１１は、ベース部７１１をベース９１に固定可能な二つのボルト７１３を挿入可能な貫通孔７１４を有する。貫通孔７１４に挿通されたボルト７１３は、ベース９１の当接面９１２に開口するタップ穴９１４に挿入され、タップ穴９１４の内壁に形成されているねじ溝に係合する。これにより、組付部材７１は、ベース９１に対して相対移動不能に固定される。
【００７４】
第一支持部７１２は、ベース部７１１のベース９１とは反対側の端面７１５にベース９１から離れる方向に延びるよう設けられている。第一支持部７１２のベース部７１１とは反対側の端面７１６に熱流束センサ１０が設けられている。
【００７５】
組付部材７２は、側壁部７７２の側面７７６上に設けられる。組付部材７２は、ベース部７２１および第二支持部７２２を有する。
【００７６】
ベース部７２１は、側壁部７７２の側面７７６上に設けられる平板状の部位である。ベース部７２１は、ベース部７２１を側壁部７７２に固定可能な二つのボルト７２３を挿入可能な貫通孔７２４を有する。貫通孔７２４に挿通されたボルト７２３は、側壁部７７２の側面７７６に開口するタップ穴７７７に挿入され、タップ穴７７７の内壁に形成されているねじ溝に係合する。これにより、組付部材７２は、側壁部７７２に対して相対移動不能に固定される。
【００７７】
第二支持部７２２は、ベース部７２１の側壁部７７２とは反対側の端面７２５に側壁部７７２から離れる方向に延びるよう設けられている。第二支持部７２２は、側壁部７７２側とは反対側の端部に調整ねじ７３を挿通可能な貫通孔７２６を有する。
【００７８】
調整ねじ７３は、貫通孔７２６の内壁に形成されているねじ溝に係合可能に形成されている。これにより、調整ねじ７３は、第二支持部７２２に対する調整ねじ７３の頭部７３１の位置を調整可能である。調整ねじ７３は、頭部７３１の「支持面」としての端面７３２が第一支持部７１２の端面７１６に対向するよう設けられている。端面７３２には、弾性部材１６が設けられている。
端面７１６上の熱流束センサ１０と端面７３２との間に設けられている弾性部材１６は、構造体９０に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態となっている。弾性部材１６の圧縮の程度は、第二支持部７２２に対する調整ねじ７３の位置によって調整可能である。
【００７９】
第七実施形態では、二つの組付部材７１，７２を構造体９０に組み付けることによって弾性部材１６および熱流束センサ１０をベース９１と取付部材７７とに取り付けることができる。これにより、第七実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｃ）を奏するとともに、構造体９０が組み付けられ稼働中であっても弾性部材１６および熱流束センサ１０によって構造体９０の歪みエネルギの変化量を検出することができる。
【００８０】
（第八実施形態）
次に、本発明の第八実施形態による歪み検出装置を図１１〜１３に基づいて説明する。第八実施形態は、熱流束センサの検出結果に基づいて変形の判定を行う判定部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
第八実施形態による歪み検出装置８は、図１１に示すように、「被締結部材」としてのベース９６、「被締結部材」としての取付部材９７、および、ステンレスボルト９３，９４を有する構造体９５に設けられている。構造体９５は、ベース９６と取付部材９７とがステンレスボルト９３，９４によって締結されている。
歪み検出装置８は、ベース９６と取付部材９７との間に設けられ、二つの熱流束センサ８１１，８２１、弾性部材８１２，８２２、および、判定部８３を備える。
【００８２】
ベース９６は、金属、例えば、ＳＵＳ３０３から形成されている。ベース９６は、例えば、図示しないテーブルや床面などに固定されている。ベース９６の取付部材９７が設けられる側の当接面９６２には、ステンレスボルト９３，９４が挿入可能なボルト孔９６１が形成されている。ボルト孔９６１の内壁にはねじ溝が形成されている。また、ベース９６は、熱流束センサ８１１および弾性部材８１２を収容可能な溝９６３，ならびに、熱流束センサ８２１および弾性部材８２２を収容可能な溝９６４を有する。
【００８３】
取付部材９７は、金属、例えば、ＳＵＳ３０３から形成されている。取付部材９７は、当接部９７１、および、延長部９７２を有する。
当接部９７１は、ベース９６の当接面９６２に当接可能に形成されている。当接部９７１は、ステンレスボルト９３，９４を挿通可能な貫通孔９７３を有する。貫通孔９７３は、ベース９６の当接面９６２に当接可能な当接面９７４から当接面９７４とは反対側の端面９７５までステンレスボルト９３，９４が挿通可能に形成されている。
延長部９７２は、当接部９７１の端面９７５上であって、二つの貫通孔９７３の略中間に設けられている。延長部９７２は、端面９７５からベース９６とは反対の方向に延びるよう形成されている。
【００８４】
熱流束センサ８１１は、溝９６３の底壁に図示しない接着剤によって密着されている。
弾性部材８１２は、熱流束センサ８１１の取付部材９７側において取付部材９７の当接部９７１に図示しない接着剤によって密着されている。弾性部材８１２は、構造体９５に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態になっている。
【００８５】
熱流束センサ８２１は、溝９６４の底壁に図示しない接着剤によって密着されている。
弾性部材８２２は、熱流束センサ８２１の取付部材９７側において取付部材９７の当接部９７１に図示しない接着剤によって密着されている。弾性部材８２２は、構造体９５に外力が作用していないときで３０％程度圧縮された状態になっている。
【００８６】
判定部８３は、熱流束センサ８１１，８２１と電気的に接続している。判定部８３は、熱流束センサ８１１，８２１が出力する検出信号に基づいて延長部９７２に作用する外力が所定の範囲内となっているか否かを判定する。判定部８３における判定の方法は、後述する。
【００８７】
次に、歪み検出装置７の作用について、図１２，１３に基づいて説明する。
図１２には、熱流束センサ８１１，８２１が出力する検出信号の時間変化を示す。図１２では、横軸に時間を示し、縦軸に熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の出力の大きさを示す。図１２では、熱流束センサ８１１の検出信号の出力を実線Ｌ８１で示し、熱流束センサ８２１の検出信号の出力を点線Ｌ８２で示す。図１２では、熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の出力の違いを分かりやすくするため、それぞれの出力が０となる基準線Ｌ８０をずらして示してある。
【００８８】
図１２において、構造体９５に外力が作用していない状態（図１２（ａ））では、熱流束センサ８１１，８２１が出力する検出信号はいずれも０となっている（例えば、時刻ｔ８１における検出信号の出力）。
外力が作用していない構造体９５の延長部９７２にステンレスボルト９４側から外力Ｆｒ８１が作用すると、図１２（ｂ）に示すように、取付部材９７は、ステンレスボルト９３の方向に傾く。このとき、ステンレスボルト９４はステンレスボルト９３に比べ延びるため、取付部材９７に密着している弾性部材８１２，８２２のうち、ステンレスボルト９４の近傍に設けられている弾性部材８２２は、ステンレスボルト９３の近傍に設けられている弾性部材８１２に比べ伸長する距離が長くなる。これにより、図１２の特性図の領域Ａ８１に示すように、熱流束センサ８２１の検出信号の出力Ｌ８２１は、熱流束センサ８１１の検出信号の出力Ｌ８１１に比べ大きくなる。
【００８９】
また、延長部９７２にステンレスボルト９３側から外力Ｆｒ８２が作用すると、図１２（ｃ）に示すように、取付部材９７は、ステンレスボルト９４の方向に傾く。このとき、弾性部材８１２は、弾性部材８２２に比べ伸長する距離が長くなる。これにより、図１２の特性図の領域Ａ８２に示すように、熱流束センサ８１１の検出信号の出力Ｌ８１２は、熱流束センサ８２１の検出信号の出力Ｌ８２２に比べ大きくなる。
その後、延長部９７２に作用する外力が０になると、構造体９５は、図１２（ｄ）の状態となる。このとき、熱流束センサ８１１，８２１が出力する検出信号はいずれも０となる（例えば、時刻ｔ８４における検出信号の出力）。
【００９０】
また、図１３には、熱流束センサ８１１が出力する検出信号の時間変化を示す。図１３（ａ）には、構造体９５を含む装置が正常に作動したときに熱流束センサ８１１が出力する検出信号の時間変化を示す。図１３（ｂ）には、構造体９５を含む装置が正常でない作動をしたときに熱流束センサ８１１が出力する検出信号の時間変化を示す。図１３では、横軸に時間を示し、縦軸に熱流束センサ８１１の検出信号の出力の大きさを示す。
ここで、「正常に作動」とは、構造体９５を含む装置を使用したとき、構造体９５の変形が事前に設定されている所定の許容範囲内に入る作動である。すなわち、「正常でない作動」とは、構造体９５の変形が当該許容範囲外となる作動である。なお、ここでは、熱流束センサ８１１について説明するが、熱流束センサ８２１についても同様である。
【００９１】
熱流束センサ８１１の検出信号が入力される判定部８３では、取付部材９２の変形が「許容範囲」内であるか否かを判定する閾値として図１３に示す上限出力Ｌ＋８１と、下限出力Ｌ−８１とが設定されている。上限出力Ｌ＋８１および下限出力Ｌ−８１は、例えば、「正常な」作動を複数回繰り返したときに得られる出力の標準偏差から求められる。例えば、図１３では、サンプリング回数を３０回としたときに得られるそれぞれに時刻における標準偏差の三倍の値を上限出力Ｌ＋８１および下限出力Ｌ−８１として設定している。
【００９２】
図１３（ａ）では、熱流束センサ８１１が出力する検出信号の時間変化は、全域において上限出力Ｌ＋８１および下限出力Ｌ−８１の間に位置している。これにより、判定部８３は、構造体９５を含む装置は正常に作動したと判定する。
一方、図１３（ｂ）では、熱流束センサ８１１が出力する検出信号の時間変化は、図１３（ｂ）上の領域Ａ８２において上限出力Ｌ＋８１より大きくなったり下限出力Ｌ−８１より小さくなったりしている。これにより、判定部８３は、構造体９５を含む装置は正常でない作動をしたと判定する。これは、例えば、構造体９５を含む装置が作動中に意図しない物体に衝突したなど、「正常」な作動時に作用する外力を上回る外力が構造体９５に作用したことなどが考えられる。
【００９３】
第八実施形態による歪み検出装置８では、判定部８３には、熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の出力に対する上限出力および下限出力が設定されている。構造体９５を含む装置を使用するとき、取付部材９７に作用する外力によって構造体９５が変形する。この変形に起因する弾性部材８１２，８２２の内部と外部との間の熱流束の大きさを熱流束センサ８１１，８２１によって検出する。熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の出力が上限出力と下限出力との間にある場合、構造体９５に作用する外力が所定の範囲内となっていることがわかる。一方、熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の出力が上限出力より大きい場合または下限出力より小さい場合、構造体９５に作用する外力が所定の範囲外となっていることがわかる。
このように、第八実施形態による歪み検出装置８は、熱流束センサ８１１，８２１の検出信号の大きさに基づいて構造体９５に作用する外力変動を検出することができるため、構造体９５の変形が許容範囲内であるか否かを判定することができる。これにより、第八実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏するとともに、構造体９５を含む装置の作動状態を判定することができる。
【００９４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、構造体は、「被締結部材」としてのベースおよび取付部材と、「締結部」としてのステンレスボルトを有するとした。しかしながら、構造体の構成はこれに限定されない。三つ以上の「被締結部材」を一つの「締結部」で締結してもよい。また、三つ以上の「締結部」で二つ以上の「被締結部材」を締結してもよい。
【００９５】
第一実施形態では、弾性部材は、構造体に作用する外力によって溝におけるベースと取付部材との間隔が変化することによって伸縮するとした。しかしながら、弾性部材の伸縮は、これに限定されない。構造体を形成する複数の部材の少なくとも一つの変形に応じて伸縮可能であればよい。
【００９６】
上述の実施形態では、ベースおよび取付部材は、金属から形成されるとした。しかしながら、ベースおよび取付部材を形成する材料はこれに限定されない。樹脂であってもよい。
【００９７】
上述の実施形態では、構造体は、二つの「被締結部材」を締結する「締結部」をステンレスボルトとした。しかしながら、「締結部」はこれに限定されない。溶接や接着剤による締結であってもよい。この場合、「締結部」は、溶接ビート、または、接着剤となる。
【００９８】
上述の実施形態では、熱流束センサは、熱可塑性樹脂からなるフィルムなどから形成されるとした。しかしながら、熱流束センサの構成はこれに限定されない。弾性部材の内部と外部との間に熱流束を単位時間ごとに検出可能であればよい。
【００９９】
上述の実施形態では、「伸縮可能部材」としての弾性部材は、バイトンゴムから形成されるとした。しかしながら、「伸縮可能部材」を形成する材料はこれに限定されない。収縮すると発熱し伸長すると吸熱する材料であればよく、他の種類のゴムや、樹脂、金属であってもよい。
【０１００】
第五実施形態に記載の一つの弾性部材を二つの熱流束センサで挟み込む歪み検出装置を第二、三、四、七、八実施形態に適用してもよい。
【０１０１】
第六実施形態に記載の一つの弾性部材の一方の側に二つの熱流束センサを備える歪み検出装置を第二、三、四、七、八実施形態に適用してもよい。
【０１０２】
第七実施形態に記載の組付部材を備える歪み検出装置に第二実施形態のスペーサを適用してもよい。
【０１０３】
第八実施形態では、熱流束センサと弾性部材との組み合わせを二つ用いて取付部材に作用する外力の方向を検出し外力が所定の範囲内となっているか否かを判定するとした。しかしながら、熱流束センサと弾性部材との組み合わせを一つ用いて外力が所定の範囲内となっているか否かを判定してもよい。
【０１０４】
第八実施形態では、上限出力および下限出力の設定条件をサンプリング回数３０回の標準偏差の３倍であるとした。しかしながら、上限出力および下限出力の設定条件は、これらに限定されない。
【０１０５】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１，２，３，４，５，６，７，８・・・歪み検出装置
９０，９５・・・構造体
１０，５０，６０，８１１，８２１・・・熱流束センサ（熱流束検出部）
１６，８１２，８２２・・・弾性部材（伸縮可能部材）
９３，９４・・・ステンレスボルト（締結部）
９１，９６・・・ベース（被締結部材）
９２，９７・・・取付部材（被締結部材）
【図１】
2018091627.tif 000003
【図２】
2018091627.tif 000004
【図３】
2018091627.tif 000005
【図４】
2018091627.tif 000006
【図５】
2018091627.tif 000007
【図６】
2018091627.tif 000008
【図７】
2018091627.tif 000009
【図８】
2018091627.tif 000010
【図９】
2018091627.tif 000011
【図１０】
2018091627.tif 000012
【図１１】
2018091627.tif 000013
【図１２】
2018091627.tif 000014
【図１３】
2018091627.tif 000015