(57)【要約】      （修正有）【課題】周波数とセンサ信号との関係を得ることができる歪みセンサの製造装置を提供する。【解決手段】中心軸を第１軸Ｃとし、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダ２５０と、センサホルダ２５０の外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材３５０と、中空部内に配置され、第１軸Ｃに沿った第２軸Ｒを回転軸として回転可能とされた回転部材３１０を備えている。回転部材３１０は、第２軸Ｒが第１軸Ｃに対して偏芯し、回転すると、センサホルダ２５０の内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とする。そして、回転部材３１０を回転させることで歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力が周期的に変化されるようにし、弾性変形部材を周期的に変形させて熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させる。【選択図】図４
2019117152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形部材（２０）と、前記弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）を製造する歪みセンサの製造装置であって、
中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に前記歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、
前記センサホルダの外壁面側に配置され、前記歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、
前記中空部内に配置され、前記第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされた回転部材（３１０）と、を備え、
前記回転部材は、前記第２軸が前記第１軸に対して偏芯し、回転すると、前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされており、
前記回転部材を回転させて前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、前記歪みセンサの前記弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで前記弾性変形部材を周期的に変形させ、前記熱流束センサから前記弾性変形部材の変形に応じた前記センサ信号を出力させて前記歪みセンサの特性を測定する歪みセンサの製造装置。
【請求項２】
前記センサホルダの内壁面に配置され、前記回転部材を回転可能に軸支する機械的軸受け（２６１、２６２）を有し、
前記回転部材を回転させると、前記機械的軸受けを介して前記センサホルダの内壁面に外力が印加される請求項１に記載の歪みセンサの製造装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記センサホルダに外力を印加する外力印加部（３１３〜３１６）が備えられており、前記外力印加部によって前記第２軸が前記第１軸から偏芯した状態となっている請求項１または２に記載の歪みセンサの製造装置。
【請求項４】
前記センサホルダの外壁面側に配置された保持ブロック（３４０）を有し、
前記固定部材は、前記保持ブロックに変位可能な状態で備えられている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造装置。
【請求項５】
前記センサホルダは、前記外壁面に、前記歪みセンサが配置される複数の凹部（２５１）が形成されており、
前記複数の凹部は、前記第１軸に対する周方向に等間隔に形成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造装置。
【請求項６】
前記熱流束センサと接続されて前記センサ信号が入力される制御部（３７０）を有し、
前記制御部は、複数の前記センサ信号に基づいて判定パラメータ（ＤＰ）を導出し、前記判定パラメータを導出した後に前記センサ信号が入力されると、前記判定パラメータと前記センサ信号とを比較して異常判定を行う請求項１ないし５のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造装置。
【請求項７】
弾性変形部材（２０）と、前記弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）の製造方法であって、
前記熱流束および前記弾性変形部材を用意することと、
前記熱流束センサと前記弾性変形部材とを積層して前記歪みセンサを構成することと、
前記歪みセンサの特性を測定することと、を行い、
前記歪みセンサの特性を測定することでは、
中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に前記歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、
前記センサホルダの外壁面側に配置され、前記歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、
前記中空部内に配置され、前記第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされると共に前記第２軸が前記１軸に対して偏芯し、回転すると、前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材（３１０）と、を備える歪みセンサの製造装置を用意することと、
前記センサホルダに前記歪みセンサを配置することと、
前記回転部材を回転させて前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、前記歪みセンサの前記弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで前記弾性変形部材を周期的に変形させ、前記熱流束センサから前記弾性変形部材の変形に応じた前記センサ信号を出力させて前記歪みセンサの出力特性を測定することと、を行う歪みセンサの製造方法。
【請求項８】
前記歪みセンサを配置することでは、前記センサホルダの外壁面に、前記第１軸に対する周方向に沿って等間隔に複数の前記歪みセンサを配置する請求項７に記載の歪みセンサの製造方法。
【請求項９】
前記歪みセンサの出力特性を測定することでは、前記回転部材の回転数を変化させることにより、前記回転部材の回転数に基づく周波数と、前記センサ信号の振幅とに関する出力特性を測定する請求項７または８に記載の歪みセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記歪みセンサの出力特性を測定することでは、前記回転部材の回転数を変化させることにより、前記回転部材の回転数に基づく周波数と、前記センサ信号の位相ずれとに関する出力特性を測定する請求項７ないし９のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造方法。
【請求項１１】
前記歪みセンサの出力特性を測定することでは、前記第２軸の前記第１軸に対する偏芯量を変化させ、少なくとも異なる２つの偏芯量で前記回転部材を回転させて行う請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造方法。
【請求項１２】
前記歪みセンサの特性を測定することでは、前記歪みセンサの出力特性を測定することの後、前記センサ信号と判定パラメータ（ＤＰ）とを比較して異常判定を行う請求項７ないし１１のいずれか１つに記載の歪みセンサの製造方法。
【請求項１３】
弾性変形部材（２０）と、前記弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）の検査方法であって、
前記熱流束および前記弾性変形部材を用意することと、
前記熱流束センサと前記弾性変形部材とを積層して前記歪みセンサを構成することと、
前記歪みセンサの特性を検査することと、を行い、
前記歪みセンサの特性を検査することでは、
中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に前記歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、
前記センサホルダの外壁面側に配置され、前記歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、
前記中空部内に配置され、前記第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされると共に前記第２軸が前記１軸に対して偏芯し、回転すると、前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材（３１０）と、を備える歪みセンサの検査装置を用意することと、
前記センサホルダに複数の前記歪みセンサを配置することと、
前記回転部材を回転させて前記センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、前記歪みセンサの前記弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで前記弾性変形部材を周期的に変形させ、前記熱流束センサから前記弾性変形部材の変形に応じた前記センサ信号を出力させて前記歪みセンサの耐久特性を検査することと、を行う歪みセンサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束センサおよび弾性変形部材を有する歪みセンサの製造装置、歪みセンサの製造方法、および歪みセンサの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被対象物の歪み（すなわち、変位）に応じたセンサ信号を出力する歪みセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この歪みセンサは、弾性変形可能な弾性変形部材と、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサとが積層されて構成されている。
【０００３】
このような歪みセンサは、被対象物の歪みに追従して弾性変形部材が弾性変形するように配置される。そして、歪みセンサでは、弾性変形部材が弾性変形すると当該弾性変形部材が発熱または吸熱するため、熱流束センサを弾性変形部材の弾性変形に応じた熱流束が通過する。したがって、歪みセンサは、被対象物の歪みに応じたセンサ信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１９１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような歪みセンサにおいては、例えば、次のように出力特性が測定される。すなわち、まず、金属等で構成される押圧部材を用意する。そして、弾性変形部材を押圧部材で押圧することにより、弾性変形部材に外力を印加して弾性変形部材を圧縮させる。これにより、熱流束センサから弾性変形部材の圧縮に応じたセンサ信号が出力されるため、当該センサ信号に基づいて圧縮時の特性が測定される。次に、弾性変形部材から押圧部材を離すことによって弾性変形部材に印加されている外力を解放し、弾性変形部材を復元させる。これにより、熱流束センサから弾性変形部材の復元に応じたセンサ信号が出力されるため、当該センサ信号に基づいて復元時の特性が測定される。
【０００６】
また、上記のような歪みセンサにおいて、耐久特性は、弾性変形部材に外力を印加する工程と印加されている外力を解放する工程とを繰り返し行うことによって測定される。例えば、耐久特性は、センサ信号が１回目に外力が印加された場合の値と異なる値となるまで外力を印加する工程と印加されている外力を解放する工程とを繰り返し行うことによって測定される。これにより、歪みセンサの耐久特性が測定される。
【０００７】
しかしながら、上記出力特性の測定方法では、周期的に弾性変形部材の形状を変化させることが難しく、周波数とセンサ信号との関係を導出することが困難である。また、上記耐久特性の測定方法では、例えば、複数の歪みセンサに対して行う場合、歪みセンサ毎に行うと検査時間が著しく長くなる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、周波数とセンサ信号との関係を得ることができる歪みセンサの製造装置および歪みセンサの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は上記点に鑑み、耐久特性の測定における検査時間の短縮を図ることができる歪みセンサの検査方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１では、弾性変形部材（２０）と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）を製造する歪みセンサの製造装置であって、中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされた回転部材（３１０）と、を備えている。そして、回転部材は、第２軸が第１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされており、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させ、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの特性を測定する。
【００１０】
これによれば、弾性変形部材を周期的に変形させるため、センサ信号も周期的に変化する。このため、周波数とセンサ信号との関係を容易に得ることができる。
【００１１】
また、請求項７では、弾性変形部材（２０）と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）の製造方法であって、熱流束および弾性変形部材を用意することと、熱流束センサと弾性変形部材とを積層して歪みセンサを構成することと、歪みセンサの特性を測定することと、を行う。そして、歪みセンサの特性を測定することでは、中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされると共に第２軸が１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材（３１０）と、を備える歪みセンサの製造装置を用意することと、センサホルダに歪みセンサを配置することと、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させ、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの出力特性を測定することと、を行う。
【００１２】
これによれば、弾性変形部材を周期的に変形させるため、センサ信号も周期的に変化する。このため、周波数とセンサ信号との関係が得られた歪みセンサを製造できる。
【００１３】
また、請求項１３では、弾性変形部材（２０）と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）とが積層されて構成される歪みセンサ（１）の検査方法であって、熱流束および弾性変形部材を用意することと、熱流束センサと弾性変形部材とを積層して歪みセンサを構成することと、歪みセンサの特性を検査することと、を行う。そして、歪みセンサの特性を検査することでは、中心軸を第１軸（Ｃ）とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダ（２５０）と、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材（３５０）と、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸（Ｒ）を回転軸として回転可能とされると共に第２軸が１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材（３１０）と、を備える歪みセンサの検査装置を用意することと、センサホルダに複数の歪みセンサを配置することと、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させ、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの耐久特性を検査することと、を行う。
【００１４】
これによれば、センサホルダに複数の歪みセンサを配置しており、回転部材を回転させることで各歪みセンサに順に外力を印加できる。このため、複数の歪みセンサの耐久特性を同時に測定できる。したがって、複数の歪みセンサに対する耐久特性の検査時間を短縮することができる。
【００１５】
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における歪みセンサの断面図である。
【図２】図１に示す熱流束センサの構成を示す平面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】歪みセンサを製造するための製造装置に関するものである。
【図５】図４に示す製造装置の平面図である。
【図６】センサ保持部を示す平面図である。
【図７】図６中のVII−VII線に沿った断面図である。
【図８Ａ】外力印加部が第１位置にある場合のセンサホルダに影響する外力を示す図である。
【図８Ｂ】外力印加部が第２位置にある場合のセンサホルダに影響する外力を示す図である。
【図８Ｃ】外力印加部が第３位置にある場合のセンサホルダに影響する外力を示す図である。
【図８Ｄ】外力印加部が第４位置にある場合のセンサホルダに影響する外力を示す図である。
【図９】各歪みセンサから出力されるセンサ信号を示す図である。
【図１０】周波数とセンサ信号の振幅との関係を示す図である。
【図１１】周波数とセンサ信号の位相ずれとの関係を示す図である。
【図１２】繰り返し回数とセンサ信号の振幅比との関係を示す図である。
【図１３】参照波形とセンサ信号との関係を示す図である。
【図１４Ａ】他の実施形態におけるセンサホルダ内に位置する部分を含む回転シャフトを示す断面図である。
【図１４Ｂ】他の実施形態におけるセンサホルダ内に位置する部分を含む回転シャフトを示す断面図である。
【図１４Ｃ】他の実施形態におけるセンサホルダ内に位置する部分を含む回転シャフトを示す断面図である。
【図１４Ｄ】他の実施形態におけるセンサホルダ内に位置する部分を含む回転シャフトを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。まず、本実施形態の歪みセンサ１の構成について説明する。
【００１９】
歪みセンサ１は、図１に示されるように、熱流束センサ１０と、弾性変形部材２０と、接合層３０とを有している。熱流束センサ１０は、図２および図３に示されるように、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造とされている。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。なお、図２では、表面保護部材１１０を省略して示してある。
【００２０】
絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。そして、第１、第２ビアホール１０１、１０２には、互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。
【００２１】
絶縁基材１００の表面１００ａには、表面導体パターン１１１が形成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂには、裏面導体パターン１２１が形成されている。そして、各第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、表面導体パターン１１１および裏面導体パターン１２１によって直列に接続されている。つまり、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。また、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。
【００２２】
そして、熱流束センサ１０は、厚さ方向に熱流束が通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部との間に温度差が生じる。これにより、熱流束センサ１０は、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。このため、熱流束センサ１０は、この熱起電力（例えば、電圧）をセンサ信号として出力する。なお、熱流束は、単位時間に単位面積を横切る熱量であり、単位にはＷ／ｍ２が用いられる。
【００２３】
以下では、熱流束センサ１０において、表面保護部材１１０における絶縁基材１００側と反対側の面を一面１１０ａとし、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００側と反対側の面を他面１２０ａとして説明する。
【００２４】
また、本実施形態の熱流束センサ１０は、他面１２０ａから一面１１０ａ側に向かって熱流束が通過した際、正のセンサ信号を出力するように構成されている。つまり、本実施形態の熱流束センサ１０は、一面１１０ａから他面１２０ａに向かって熱流束が通過した際、負のセンサ信号を出力するように構成されている。以上が本実施形態における熱流束センサ１０の構成である。
【００２５】
弾性変形部材２０は、例えば、ゴム、樹脂、弾性変形可能な金属材料等であって、圧縮した際に発熱すると共に伸張した際に吸熱する材料を用いて構成されている。なお、弾性変形可能な金属としては、例えば、はんだやアルミニウム（Ａｌ）等が採用される。
【００２６】
そして、熱流束センサ１０と弾性変形部材２０とは、接合層３０を介して接合されている。具体的には、熱流束センサ１０と弾性変形部材２０とは、熱流束センサ１０の他面１２０ａが弾性変形部材２０側に向けられた状態で、接合層３０を介して接合されている。なお、接合層３０は、例えば、接着剤、両面テープ等が用いられる。
【００２７】
以上が本実施形態における歪みセンサ１の構成である。次に、上記歪みセンサ１の作動について説明する。弾性変形部材２０は、圧縮すると発熱し、復元すると吸熱する。このため、熱流束センサ１０には、弾性変形部材２０が変形すると、弾性変形部材２０の変形に応じた熱流束が厚さ方向に通過する。なお、以下では、弾性変形部材２０が復元することを弾性変形部材２０が伸張するともいう。
【００２８】
本実施形態では、熱流束センサ１０は、他面１１０ｂが弾性変形部材２０側に向けられて配置されている。このため、弾性変形部材２０が圧縮すると当該弾性変形部材２０が発熱するため、熱流束センサ１０には、他面１１０ｂから一面１１０ａへ向かう熱流束が発生する。したがって、熱流束センサ１０は、弾性変形部材２０が圧縮すると熱流束に応じた正の値のセンサ信号を出力する。
【００２９】
また、弾性変形部材２０が伸張すると当該弾性変形部材２０が吸熱するため、熱流束センサ１０には、一面１１０ａから他面１１０ｂへ向かう熱流束が発生する。したがって、熱流束センサ１０は、弾性変形部材２０が伸張すると熱流束に応じた負のセンサ信号を出力する。
【００３０】
なお、弾性変形部材２０は、圧縮することで発熱して温度が高くなるが、弾性変形部材２０が圧縮したことに起因する熱流束の大きさは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化に比例する。つまり、弾性変形部材２０が圧縮したことに起因する熱流束の大きさは、弾性変形部材２０の圧縮量および変形速度に依存する。そして、熱流束センサ１０は、通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。つまり、熱流束センサ１０は、弾性変形部材２０が圧縮する場合、弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量に基づいたセンサ信号を出力する。同様に、熱流束センサ１０は、弾性変形部材２０が伸張する場合、弾性変形部材２０の単位時間当たりの伸張量に基づいたセンサ信号を出力する。
【００３１】
また、熱流束の大きさは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの発熱量または吸熱量が大きいほど大きくなる。つまり、熱流束の大きさは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの変形量が大きいほど大きくなる。このため、センサ信号の大きさ（すなわち、絶対値）に基づき、弾性変形部材２０に影響している力の大きさも検出される。
【００３２】
但し、熱流束センサ１０は、通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力するため、熱流束が通過していなければセンサ信号としての値は０となる。例えば、弾性変形部材２０が圧縮される場合には、弾性変形部材２０の圧縮が維持され続けると、弾性変形部材２０と熱流束センサ１０と反対側の部分との間の温度差が小さくなり、熱流束センサ１０を通過する熱流束が小さくなる。そして、最終的には、熱流束センサ１０を通過する熱流束が存在しなくなり、センサ信号が０となる。
【００３３】
以上が本実施形態における歪みセンサ１の作動である。次に、上記歪みセンサ１を製造する歪みセンサの製造装置（以下では、単に製造装置ともいう）２００の構成について説明する。
【００３４】
本実施形態の製造装置２００は、図４および図５に示されるように、支持台２１０を備えている。支持台２１０は、第１支持部２１１、第２支持部２１２、支柱２１３等を有している。本実施形態では、第１支持部２１１および第２支持部２１２は、ステンレス等の金属で構成されている。第１支持部２１１および第２支持部２１２は、平面略矩形状の平板状とされて大きさがほぼ等しくされており、それぞれ角部近傍に貫通孔が形成されている。そして、第１支持部２１１および第２支持部２１２は、各貫通孔に支柱２１３が挿入されて当該支柱２１３がナット２１４によって固定されることにより、所定距離だけ離れた状態で一体化されている。また、第２支持部２１２には、内縁側の部分に貫通孔２１５が形成されている。なお、以下では、第２支持部２１２における第１支持部２１１側の面と反対側の面を一面２１２ａとし、第２支持部２１２における第１支持部２１１側の面を他面２１２ｂとして説明する。
【００３５】
第２支持部２１２には、ステンレス等の金属で構成された中空部を有する円筒状とされ、一端側にフランジ部２２１が形成されたベアリングホルダ２２０が固定されている。具体的には、ベアリングホルダ２２０は、他端側が第２支持部２１２の他面２１２ｂ側から突出した状態となるように、フランジ部２２１がネジ部２２２によって第２支持部２１２の一面２１２ａに固定されている。
【００３６】
なお、図４では、ベアリングホルダ２２０の紙面上側の部分が一端となり、ベアリングホルダ２２０の紙面下側の部分が他端となる。また、後述する各部材においての一端とは、図４中の各部材における紙面上側の部分のことであり、後述する各部材においての他端とは、図４中の各部材における紙面下側の部分のことである。
【００３７】
ベアリングホルダ２２０には、後述する回転シャフト３１０を回転可能に軸支する第１ベアリング２３１および第２ベアリング２３２が固定されている。また、ベアリングホルダ２２０には、第１ベアリング２３１と第２ベアリング２３２との間にカラー２３３が配置されている。なお、第１ベアリング２３１および第２ベアリング２３２は、ベアリングホルダ２２０の他端側に第１ベアリング２３１が配置され、ベアリングホルダ２２０の一端側に第２ベアリング２３２が配置されている。
【００３８】
本実施形態では、第１ベアリング２３１および第２ベアリング２３２は、それぞれ内輪２３１ａ、２３２ａ、外輪２３１ｂ、２３２ｂ、および転動体２３１ｃ、２３２ｃ等を備えたボールベアリングを用いて構成されている。なお、第１ベアリング２３１および第２ベアリング２３２は、後述する回転シャフト３１０が軸方向に抜け出ることを抑制するために、少なくとも一方がアンギュラベアリングで構成されることが好ましい。本実施形態では、後述するように、ベアリングホルダ２２０上にセンサホルダ２５０が配置され、センサホルダ２５０に歪みセンサ１が配置される。そして、歪みセンサ１の特性を測定する場合には、回転シャフト３１０を回転させることにより、歪みセンサ１に外力を印加したり、印加されている外力を解放したりする。このため、歪みセンサ１に近い側にアンギュラベアリングが配置されることが好ましく、本実施形態では、第２ベアリング２３２が背面合わせ取付のアンギュラベアリングで構成されている。また、第１ベアリング２３１は、深溝ベアリングで構成されている。
【００３９】
カラー２３３は、ステンレス等の金属で構成された円環状の部材とされており、内径が後述する回転シャフト３１０の直径とほぼ等しくされている。そして、カラー２３３は、第１ベアリング２３１の内輪２３１ａおよび第２ベアリング２３２の内輪２３２ａとそれぞれ当接するように、ベアリングホルダ２２０に配置されている。
【００４０】
ベアリングホルダ２２０の一端上には、中間カラー２４０が配置されている。中間カラー２４０上には、センサホルダ２５０が配置されている。センサホルダ２５０は、ステンレス等の金属で構成され、中空部を有し、中心軸を第１軸Ｃとする円筒状の部材とされている。そして、センサホルダ２５０は、他端側がセンサホルダ２５０側に向けられて配置されている。
【００４１】
センサホルダ２５０には、後述する回転シャフト３１０を回転可能に軸支する第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２が固定されている。また、センサホルダ２５０には、第１ベアリング２６１と第２ベアリング２６２との間にカラー２６３が配置されている。なお、本実施形態では、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２が機械的軸受けに相当している。
【００４２】
第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２は、それぞれ内輪２６１ａ、２６２ａ、外輪２６１ｂ、２６２ｂ、および転動体２６１ｃ、２６２ｃ等を備えたボールベアリングを用いて構成され、本実施形態では深溝ベアリングとされている。なお、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２は、センサホルダ２５０の他端側に第１ベアリング２６１が配置され、センサホルダ２５０の一端側に第２ベアリング２６２が配置されている。
【００４３】
中間カラー２４０は、カラー２３３と同様の構成されており、ベアリングホルダ２２０に備えられた第２ベアリング２３２の内輪２３２ａおよびセンサホルダ２５０に備えられた第１ベアリング２６１の内輪２６１ａとそれぞれ当接するように配置されている。また、カラー２６３は、カラー２３３と同様の構成とされており、センサホルダ２５０に備えられた第１ベアリング２６１の内輪２６１ａおよび第２ベアリング２６２の内輪２６２ａとそれぞれ当接するように、センサホルダ２５０に配置されている。
【００４４】
また、センサホルダ２５０には、外壁面に凹部２５１が形成されている。本実施形態では、凹部２５１は、底面が後述する取付板２７１の平面形状に対応した略矩形状とされており、４つ形成されている。具体的には、各凹部２５１は、センサホルダ２５０の第１軸Ｃに対する周方向に等間隔に形成されている。そして、各凹部２５１には、それぞれ底面に、後述する取付ネジ２７４が挿入可能な挿入孔２５１ａが形成されている。
【００４５】
そして、センサホルダ２５０の各凹部２５１には、それぞれ歪みセンサ１が保持されたセンサ保持部２７０が配置される。センサ保持部２７０は、図６および図７に示されるように、一面２７１ａおよび他面２７１ｂを有し、平面略矩形状とされた取付板２７１を有している。そして、取付板２７１には、一面２７１ａに凹部２７１ｃが形成されている。また、取付板２７１には、一面２７１ａに挿入孔２７１ｄが形成されていると共に、一面２７１ａと他面２７１ｂとの間を貫通し、後述する取付ネジ２７４が挿入可能な貫通孔２７１ｅが形成されている。
【００４６】
そして、取付板２７１の一面２７１ａには、凹部２７１ｃの底面と対向するように当て板２７２が固定されている。具体的には、当て板２７２は、一面２７２ａおよび他面２７２ｂを有する平面略矩形状とされ、一面２７２ａと他面２７２ｂとの間を貫通する貫通孔２７２ｃが形成されている。そして、当て板２７２は、貫通孔２７２ｃが取付板２７１の挿入孔２７１ｄと連通するように取付板２７１の一面２７１ａに配置され、貫通孔２７２ｃを介して挿入孔２７１ｄに組付ネジ２７３が挿入されてネジ結合されることで固定されている。なお、当て板２７２は、取付板２７１より平面形状が小さくされており、取付板２７１の一面２７１ａにおける貫通孔２７１ｅが形成された部分が露出するように、取付板２７１に固定されている。
【００４７】
そして、取付板２７１における凹部２７１ｃの底面と当て板２７２の他面２７２ｂとの間には、歪みセンサ１が保持されている。具体的には、歪みセンサ１は、弾性変形部材２０が当て板２７２と当接し、熱流束センサ１０が取付板２７１と当接するように配置されて保持されている。
【００４８】
以上が本実施形態におけるセンサ保持部２７０の構成である。そして、センサ保持部２７０は、図４および図５に示されるように、センサホルダ２５０の各凹部２５１に固定される。具体的には、センサ保持部２７０は、取付ネジ２７４が取付板２７１の貫通孔２７１ｅを介してセンサホルダ２５０の挿入孔２５１ａに挿入されてネジ結合されることにより、センサホルダ２５０に固定される。より詳しくは、センサ保持部２７０は、取付板２７１がセンサホルダ２５０側に向けられてセンサホルダ２５０に固定される。つまり、センサ保持部２７０は、当て板２７２が後述する保持ブロック３４０の内壁面側に向けられてセンサホルダ２５０に固定される。
【００４９】
本実施形態では、センサホルダ２５０の各凹部２５１にセンサ保持部２７０が配置される。このため、以下では、図５に示されるように、図５中の紙面右側のセンサ保持部２７０に備えられた歪みセンサ１を第１センサ１ａともいい、紙面下側のセンサ保持部２７０に備えられた歪みセンサ１を第２センサ１ｂともいう。また、以下では、紙面左側のセンサ保持部２７０に備えられた歪みセンサ１を第３センサ１ｃともいい、紙面上側のセンサ保持部２７０に備えられた歪みセンサ１を第４センサ１ｄともいう。
【００５０】
ベアリングホルダ２２０の他端部側には、モータ支持部２８０が固定されている。モータ支持部２８０は、下側支持部２８１、上側支持部２８２、支柱２８３等を有している。本実施形態では、下側支持部２８１および上側支持部２８２は、ステンレス等の金属で構成されている。下側支持部２８１および上側支持部２８２は、平面略矩形状の平板状とされて大きさがほぼ等しくされており、それぞれ角部近傍に貫通孔が形成されている。そして、下側支持部２８１および上側支持部２８２は、各貫通孔に支柱２８３が挿入されて当該支柱２８３がナット２８４によって固定されることにより、所定距離だけ離れた状態で一体化されている。
【００５１】
また、下側支持部２８１および上側支持部２８２には、それぞれベアリングホルダ２２０の中空部と対応する位置にそれぞれ貫通孔２８１ａ、２８２ａが形成されている。そして、モータ支持部２８０は、上側支持部２８２がベアリングホルダ２２０の他端側にネジ部２８５によって固定されている。
【００５２】
下側支持部２８１には、駆動軸２９１が下側支持部２８１と上側支持部２８２との間に位置するように、ネジ部２９２によってモータ２９０が固定されている。モータ２９０は、モータコントローラ３００と図示しない配線等を介して電気的に接続されており、モータコントローラ３００からの電気信号である制御信号に従って作動することで回転動力を発生するアクチュエータとして機能する。
【００５３】
モータコントローラ３００は、第１支持部２１１上に配置されており、後述する制御部３７０と接続されている。そして、モータコントローラ３００は、後述する制御部３７０から入力される駆動制御信号に基づいた制御信号をモータ２９０に出力する。
【００５４】
モータ２９０の駆動軸２９１には、回転シャフト３１０の従動軸３１１がカップリング３２０を介して連結されている。具体的には、カップリング３２０は、ステンレス等の金属で構成された中空部を有する円筒状とされている。そして、モータ２９０および回転シャフト３１０は、カップリング３２０の中空部内に、それぞれ反対方向からモータ２９０の駆動軸２９１および回転シャフト３１０の従動軸３１１が同一軸線上に位置するように挿入されている。これにより、回転シャフト３１０は、モータ２９０の回転に追従し、第１軸Ｃに沿った第２軸Ｒに沿って回転する。なお、本実施形態では、回転シャフト３１０が回転部材に相当している。
【００５５】
また、回転シャフト３１０は、一端がセンサホルダ２５０から突出するようにベアリングホルダ２２０およびセンサホルダ２５０に挿入されている。そして、回転シャフト３１０は、各ホルダ２２０、２５０に備えられた各ベアリング２３１、２３２、２６１、２６２によって回転可能に軸支されている。また、回転シャフト３１０の一端側には、センサホルダ２５０に備えられた第２ベアリング２６２の内輪２６２ａをベアリングホルダ２２０側に押圧するように、ナット３３０が備えられている。これにより、センサホルダ２５０は、ベアリングホルダ２２０側に押圧されて固定された状態となる。なお、図５では、ナット３３０を省略して示している。
【００５６】
ここで、本実施形態の回転シャフト３１０には、外壁面のうちのセンサホルダ２５０内に位置する部分に、当該回転シャフト３１０の軸方向に沿ったキー溝３１２が形成されている。そして、キー溝３１２には、回転シャフト３１０における周囲の外壁面から突出し、センサホルダ２５０に備えられた第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２と当接する外力印加部３１３が配置されている。つまり、回転シャフト３１０には、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介してセンサホルダ２５０に外力を印加する外力印加部３１３が備えられている。
【００５７】
このため、回転シャフト３１０は、回転する際に第２軸Ｒを回転軸として回転するが、第２軸Ｒが第１軸Ｃから偏芯した状態となる。したがって、回転シャフト３１０が回転すると、センサホルダ２５０の内壁面のうちの回転シャフト３１０から外力が印加される部分は、回転シャフト３１０の回転に伴って周方向に移動する。言い換えると、センサホルダ２５０は、回転シャフト３１０が回転すると、当該センサホルダ２５０の周方向に沿って順に回転シャフト３１０から外力が印加される。そして、センサホルダ２５０は、回転シャフト３１０が回転すると、当該センサホルダ２５０の周方向に沿って順に印加されている外力が解放される。なお、本実施形態では、外力印加部３１３は、ゴムや樹脂等の弾性変形部材で構成されている。
【００５８】
また、第２支持部２１２には、ステンレス等の金属部材で構成され、中空部を有する円筒状の保持ブロック３４０がネジ部３４１を介して取り付けられている。具体的には、保持ブロック３４０は、中空部内にセンサホルダ２５０等が収容されるように、第２支持部２１２の一面２１２ａ側に取り付けられている。
【００５９】
保持ブロック３４０には、センサ保持部２７０と対応する位置に、ネジ溝が形成された貫通孔３４２が形成されている。より詳しくは、貫通孔３４２は、センサ保持部２７０における当て板２７２と対応する位置に形成されている。
【００６０】
そして、貫通孔３４２には、ネジ溝が形成された固定部材３５０が保持ブロック３４０の外壁面側から挿入されている。本実施形態では、固定部材３５０は、ネジ溝が形成されたボルト３５１と、ナット３５２とを有している。そして、ボルト３５１は、保持ブロック３４０の外壁面側から挿入され、ナット３５２は外壁面に当接するように配置されている。また、ボルト３５１は、先端側が当て板２７２と当接してセンサ保持部２７０を押圧するように配置されている。つまり、ボルト３５１は、歪みセンサ１を押圧して保持するように配置されている。これにより、センサホルダ２５０は、径方向へ変位することが抑制される。
【００６１】
また、本実施形態では、固定部材３５０は、ボルト３５１を有する構成とされており、貫通孔３４２に対する締め具合が調整されることで変位可能とされている。つまり、固定部材３５０は、当て板２７２への押圧力を調整できるようになっている。言い換えると、固定部材３５０は、歪みセンサ１への押圧力を調整できるように構成されている。
【００６２】
また、図５に示されるように、センサホルダ２５０の外壁面には、第２軸Ｒの第１軸Ｃに対する偏芯量（以下では、単に回転シャフト３１０の偏芯量ともいう）に応じた検出信号を出力する偏芯量検出部３６０が備えられている。なお、偏芯量検出部３６０は、例えば、デジタルゲージ等で構成される。
【００６３】
さらに、製造装置２００は、図４および図５に示されるように、各歪みセンサ１における熱流束センサ１０、モータコントローラ３００、および偏芯量検出部３６０等と配線を介して接続される制御部３７０を備えている。
【００６４】
制御部３７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unitの略）、ＲＡＭ（Random Access Memoryの略）、ＲＯＭ（Read Only Memoryの略）、フラッシュメモリ等を有している。そして、制御部３７０は、ＣＰＵがＲＯＭ、フラッシュメモリに記憶されたプログラムを実行し、その実行の際にＲＡＭを作業領域として使用する。制御部３７０は、このようなＣＰＵの作動によってプログラムに記述された機能を実現する。なお、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。
【００６５】
本実施形態では、制御部３７０は、図示しない操作入力部と接続されている。そして、制御部３７０は、作業者が操作入力部に対してモータ２９０を駆動させる操作を実行すると、モータコントローラ３００に作業者の操作に対応した回転数でモータ２９０を駆動させる駆動制御信号を出力する。なお、操作入力部は、例えば、タッチパネル等で構成される。
【００６６】
また、制御部３７０は、図示しない表示部と接続されており、所定の結果を表示部に表示させる。具体的には、制御部３７０は、偏芯量検出部３６０から入力される検出信号に基づき、回転シャフト３１０の偏芯量を導出して表示部に表示させる。なお、制御部３７０は、回転シャフト３１０の偏芯量を導出することにより、歪みセンサ１に回転シャフト３１０から印加される外力の大きさを導出することもできる。つまり、制御部３７０は、回転シャフト３１０の偏芯量を導出することにより、歪みセンサ１の弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量を導出することもできる。また、制御部３７０は、各熱流束センサ１０からセンサ信号が入力されると、センサ信号に基づいた特性を表示させる。さらに、本実施形態では、制御部３７０は、参照波形とセンサ信号とを比較して異常判定を実行することもでき、異常判定を実行した場合にはその結果を表示部に表示させる。
【００６７】
以上が本実施形態における製造装置２００の基本的な構成である。次に、上記製造装置２００を用いた歪みセンサ１の製造方法について説明する。
【００６８】
まず、上記歪みセンサ１を構成する熱流束センサ１０と弾性変形部材２０とを用意する。そして、熱流束センサ１０の他面１２０ａと弾性変形部材２０とを接合層３０を介して接合する。
【００６９】
次に、上記製造装置２００を用い、歪みセンサ１における特性を測定する。本実施形態では、歪みセンサ１を保持したセンサ保持部２７０を４つ用意する。次に、４つのセンサ保持部２７０をセンサホルダ２５０の各凹部２５１にそれぞれ配置する。
【００７０】
そして、モータ２９０を回転させることによって回転シャフト３１０を回転させる。これにより、制御部３７０は、偏芯量検出部３６０から検出信号が入力されるため、検出信号に基づいて回転シャフト３１０の偏芯量を導出する。なお、この偏芯量を導出する工程は、センサ保持部２７０をセンサホルダ２５０に配置する前に行ってもよい。
【００７１】
続いて、回転シャフト３１０を回転させて歪みセンサ１の特性検査を行う。まず、回転シャフト３１０を回転させた際の各歪みセンサ１の状態について図８Ａ〜図８Ｄを参照しつつ説明する。
【００７２】
なお、以下では、第２支持部２１２の一面２１２ａ側から視たとき、回転シャフト３１０を第２軸Ｒを回転軸として時計回りに回転させる例について説明する。また、以下では、外力印加部３１３がセンサホルダ２５０を挟んで第１センサ１ａと対向している場合を外力印加部３１３が第１位置にあるともいう。以下では、外力印加部３１３がセンサホルダ２５０を挟んで第２センサ１ｂと対向している場合を外力印加部３１３が第２位置にあるともいう。以下では、外力印加部３１３がセンサホルダ２５０を挟んで第３センサ１ｃと対向している場合を外力印加部３１３が第３位置にあるともいう。以下では、外力印加部３１３がセンサホルダ２５０を挟んで第４センサ１ｄと対向している場合を外力印加部３１３が第４位置にあるともいう。さらに、以下では、第１センサ１ａにおける弾性変形部材２０が圧縮することを単に第１センサ１ａが圧縮するともいい、第２センサ１ｂにおける弾性変形部材２０が圧縮することを単に第２センサ１ｂが圧縮するともいう。また、以下では、第３センサ１ｃにおける弾性変形部材２０が圧縮することを単に第３センサ１ｃが圧縮するともいい、第４センサ１ｄにおける弾性変形部材２０が圧縮することを単に第４センサ１ｄが圧縮するともいう。そして、図８Ａ〜図８Ｄは、センサホルダ２５０や回転シャフト３１０等を示す平面図であるが、ナット３３０や偏芯量検出部３６０等を省略して示してある。
【００７３】
図８Ａに示されるように、回転シャフト３１０が回転して外力印加部３１３が第１位置にある場合、外力印加部３１３は、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２のうちの第１センサ１ａと対応する位置と当接する。このため、センサホルダ２５０には、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介して、第３センサ１ｃ側から第１センサ１ａ側に向かう外力Ｆ１が印加される。この際、各固定部材３５０が各センサ保持部２７０と当接しているため、第１センサ１ａは変位しない。したがって、第１センサ１ａは、圧縮し、第３センサ１ｃは、伸張する。また、第２センサ１ｂは、圧縮し始め、第４センサ１ｄは、伸張し始める。
【００７４】
次に、図８Ｂに示されるように、回転シャフト３１０が回転して外力印加部３１３が第２位置にある場合、外力印加部３１３は、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２のうちの第２センサ１ｂと対応する位置と当接する。このため、センサホルダ２５０には、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介して、第４センサ１ｄ側から第２センサ１ｂ側に向かう外力Ｆ２が印加される。この際、各固定部材３５０が各センサ保持部２７０と当接しているため、第２センサ１ｂは変位しない。したがって、第２センサ１ｂは、圧縮し、第４センサ１ｄは、伸張する。また、第３センサ１ｃ、は圧縮し始め、第１センサ１ａは、伸張し始める。
【００７５】
続いて、図８Ｃに示されるように、回転シャフト３１０が回転して外力印加部３１３が第３位置にある場合、外力印加部３１３は、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２のうちの第３センサ１ｃと対応する位置と当接する。このため、センサホルダ２５０には、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介して、第１センサ１ａ側から第３センサ１ｃ側に向かう外力Ｆ３が印加される。この際、各固定部材３５０が各センサ保持部２７０と当接しているため、第３センサ１ｃは変位しない。したがって、第３センサ１ｃは、圧縮し、第１センサ１ａは、伸張する。また、第４センサ１ｄは圧縮し始め、第２センサ１ｂは、伸張し始める。
【００７６】
また、図８Ｄに示されるように、回転シャフト３１０が回転して外力印加部３１３が第４位置にある場合、外力印加部３１３は、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２のうちの第４センサ１ｄと対応する位置と当接する。このため、センサホルダ２５０には、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介して、第２センサ１ｂ側から第４センサ１ｄ側に向かう外力Ｆ４が印加される。この際、各固定部材３５０が各センサ保持部２７０と当接しているため、第４センサ１ｄは変位しない。したがって、第４センサ１ｄは、圧縮し、第２センサ１ｂは、伸張する。また、第１センサ１ａは、圧縮し始め、第３センサ１ｃは、伸張し始める。
【００７７】
そして、回転シャフト３１０が繰り返し回転することにより、第１〜第４センサ１ａ〜１ｄは、繰り返し外力が印加されると共に印加されている外力が解放される。つまり、第１〜第４センサ１ａ〜１ｄの弾性変形部材２０は、周期的に変形する。このため、第１〜第４センサ１ａ〜１ｄから出力されるセンサ信号は、図９に示されるように、１／４周期ずつずれた波形となる。
【００７８】
なお、図９では、第１センサ１ａから出力されるセンサ信号を第１センサ信号とし、第２センサ１ｂから出力されるセンサ信号を第２センサ信号としている。同様に、図９では、第３センサ１ｃから出力されるセンサ信号を第３センサ信号とし、第４センサ１ｄから出力されるセンサ信号を第４センサ信号としている。また、図９では、各センサ信号の振幅が異なっている例を示している。これは、固定部材３５０から各センサ１ａ〜１ｄに印加される押圧力にばらつきが存在するためである。このため、このように各センサ信号の振幅が異なる場合には、各センサ信号に基づいて固定部材３５０の押圧力を調整することにより、各センサ１ａ〜１ｄから同じ振幅を有するセンサ信号が出力されるように調整する。
【００７９】
以上より、モータ２９０の回転数と、センサ信号の振幅との出力特性が測定される。つまり、モータ２９０の回転数から周波数が導出されるため、周波数とセンサ信号の振幅との出力特性が測定される。また、モータ２９０の回転数と、センサ信号の位相ずれとの出力特性が測定される。つまり、モータ２９０の回転数から周波数が導出されるため、周波数とセンサ信号の位相ずれとの出力特性が測定される。このため、モータ２９０の回転数を変化させることにより、現状の偏芯量における各周波数とセンサ信号の振幅との関係、および各周波数とセンサ信号の位相ずれとの関係を得ることができる。
【００８０】
さらに、モータ２９０の回転を維持し続けることにより、各センサ１ａ〜１ｄに繰り返し外力が印加されて当該外力が解放されるため、当該回転数における歪みセンサ１の耐久特性も測定される。つまり、所定の周波数における歪みセンサ１の耐久特性が測定される。なお、耐久特性は、例えば、１回目のセンサ信号の振幅と異なる振幅となるセンサ信号が出力されるまで外力の印加、解放が繰り返されるようにして測定される。
【００８１】
その後、キー溝３１２に配置する外力印加部３１３の大きさ等を変化させ、回転シャフト３１０の偏芯量を変化させる。そして、上記工程を実行することにより、異なる偏芯量における各周波数とセンサ信号の振幅との関係、および各周波数とセンサ信号の位相ずれとの関係を得ることができる。また、異なる偏芯量における耐久特性を得ることができる。
【００８２】
つまり、本実施形態では、モータ２９０の回転数を変化させると共に、回転シャフト３１０の偏芯量を変化させることにより、図１０に示されるように、各偏芯量における各周波数と各センサ信号の振幅との出力特性を測定できる。同様に、モータ２９０の回転数を変化させると共に、回転シャフト３１０の偏芯量を変化させることにより、図１１に示されるように、各偏芯量における各周波数と各センサ信号の位相ずれとの出力特性を測定できる。そして、図１２に示されるように、回転シャフト３１０の偏芯量を変化させることにより、各偏芯量における耐久特性を測定することができる。
【００８３】
なお、図１０〜図１２は、回転シャフト３１０の偏芯量を第１〜第３偏芯量に変化させた場合の結果を模式的に示している。但し、図１０〜図１２における第１〜第３偏芯量は、第１偏芯量が最も小さく、第３偏芯量が最も大きくされている。つまり、図１０〜図１２では、第１偏芯量の際に第１〜第４センサ１ａ〜１ｄに対する外力の影響が最も小さくなり、第３偏芯量の際に第１〜第４センサ１ａ〜１ｄに対する外力の影響が最も大きくなる結果を示している。
【００８４】
また、図１０において、センサ信号の振幅が所定の周波数まで大きくなった後に小さくなるのは、周波数が大きすぎることにより、弾性変形部材２０の復元が間に合わないためである。同様に、図１１において、所定の周波数からセンサ信号の位相ずれが発生するのは、周波数が大きすぎることにより、弾性変形部材２０の復元が間に合わないためである。つまり、本実施形態では、歪みセンサ１における最大振幅および位相ずれが起きない限界の周波数も測定される。
【００８５】
以上のようにして、歪みセンサ１における出力特性および耐久特性が測定される。さらに、本実施形態の製造装置２００では、歪みセンサ１の異常判定を行うこともできる。例えば、制御部３７０は、図１３に示されるように、判定パラメータとしての参照波形ＤＰとセンサ信号の振幅とを比較して歪みセンサ１の異常判定を行うこともできる。この場合、制御部３７０は、例えば、参照波形ＤＰに対してセンサ信号のずれが数十％未満である場合に正常であると判断してもよい。また、制御部３７０は、センサ信号が参照波形の３σの範囲内に属している場合に正常であると判定するようにしてもよい。
【００８６】
なお、特に図示しないが、制御部３７０は、別の参照波形とセンサ信号の位相ずれとを比較して歪みセンサ１の異常判定を行うこともできる。また、参照波形ＤＰは、上記特性検査を行う前に、上記出力特性の測定と同様の工程を複数の歪みセンサ１に対して行い、各歪みセンサ１から得られる各センサ信号の平均等で導出される。つまり、参照波形ＤＰは、特性検査を行う歪みセンサ１と異なる歪みセンサ１を用いて予め作成される。そして、制御部３７０は、出力特性を行いつつ、参照波形ＤＰを用いて異常判定を行うこともできる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態では、回転シャフト３１０を回転させることによって歪みセンサ１に外力を印加したり、印加されている外力を解放したりする。このため、弾性変形部材２０は、印加される外力が周期的に変化するため、周期的に変形する。したがって、歪みセンサ１における周波数とセンサ信号との出力特性を容易に測定することができる。
【００８８】
また、センサホルダ２５０に複数の歪みセンサ１を配置し、回転シャフト３１０を回転させることによって耐久特性を測定している。このため、複数の歪みセンサ１の耐久特性を同時に測定できる。したがって、複数の歪みセンサ１に対する耐久特性の検査時間を短縮することができる。
【００８９】
さらに、本実施形態では、センサホルダ２５０には、第１軸Ｃの周方向に沿って等間隔になるように複数の歪みセンサ１を配置している。このため、回転シャフト３１０を回転させた際、各歪みセンサ１に印加される外力がばらつくことを抑制できる。
【００９０】
また、固定部材３５０は、保持ブロック３４０に変位可能な状態で備えられている。このため、固定部材３５０を変位させることにより、当該固定部材３５０から歪みセンサ１への押圧力を容易に調整できる。
【００９１】
また、本実施形態では、制御部３７０は、参照波形ＤＰを導出し、異常判定を行うようにもできる。このため、歪みセンサ１の信頼性を向上できる。
【００９２】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００９３】
例えば、上記第１実施形態において、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０がそれぞれ樹脂材料以外の可撓性を有する絶縁材料で構成されていてもよい。また、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が可撓性を有さない絶縁材料で構成されていてもよい。さらに、熱流束センサ１０は、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０を有さない構成とされていてもよい。さらに、熱流束センサ１０は、熱流束を検出するものであれば、上記構成とは別の構成のものを用いてもよい。
【００９４】
また、上記第実施形態では、特性として電圧を用いる例について説明したが、例えば、電圧を電流に変換した特性を導出するようにしてもよい。
【００９５】
さらに、上記第１実施形態において、異常判定を行う場合には、参照波形ＤＰではなく、閾値と比較するようにしてもよい。例えば、所定の周波数において、センサ信号が所定の閾値未満である場合には、歪みセンサ１に異常があると判断するようにしてもよい。なお、この場合は、閾値が判定パラメータに相当する。
【００９６】
また、上記第１実施形態において、外力印加部３１３は、ゴムや樹脂等で構成されていなくてもよく、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２を介してセンサホルダ２５０に外力を印加できるものであればよい。
【００９７】
例えば、図１４Ａに示されるように、外力印加部３１４は、板バネがキー溝３１２に配置されることで構成されていてもよい。また、図１３Ｂに示されるように、外力印加部３１５は、当て板３１５ａがバネ３１５ｂを介してキー溝３１２に配置されることで構成されていてもよい。さらに、図１３Ｃに示されるように、外力印加部３１６は、キー溝３１２に当て板３１６ａがネジ部３１６ｂによって固定されることで構成されていてもよい。
【００９８】
さらに、上記第１実施形態において、回転シャフト３１０は、回転した際にセンサホルダ２５０の内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされていれば、外力印加部３１３が備えられていなくてもよい。つまり、回転シャフト３１０は、第２軸Ｒが第１軸Ｃに対して偏芯する構成とされていれば、外力印加部が備えられていなくてもよい。例えば、図１４Ｄに示されるように、回転シャフト３１０は、センサホルダ２５０の中空部内に配置される部分の径がセンサホルダ２５０の中空部内に配置されない部分の径より小さくされた片側段付き形状とされていてもよい。このような構成としても、回転シャフト３１０は、第２軸Ｒが第１軸Ｃに対して偏芯した状態となるため、上記と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
そして、上記第１実施形態において、耐久特性を測定しない場合には、センサホルダ２５０に１つの歪みセンサ１のみを配置するようにしてもよい。また、上記第１実施形態において、センサホルダ２５０に配置される歪みセンサ１の数は適宜変更可能であり、２個、または３個であってもよいし、５個以上とされていてもよい。
【０１００】
さらに、上記第１実施形態において、センサホルダ２５０には、歪みセンサ１が外壁面の周方向に沿って等間隔に配置されていなくてもよい。また、上記第１実施形態において、固定部材３５０は、センサ保持部２７０への押圧力を調整する機能を有しておらず、単にセンサ保持部２７０を押圧して保持するものであってもよい。このような製造装置２００としても、回転シャフト３１０を回転させることにより、周波数とセンサ信号との出力特性や耐久特性を測定することができる。
【０１０１】
また、上記第１実施形態において、センサホルダ２５０は、内壁面が回転シャフト３１０と当接した際に回転シャフト３１０との摩擦力が小さくなる構成とされるのであれば、第１ベアリング２６１および第２ベアリング２６２は備えられていなくてもよい。
【０１０２】
さらに、上記第１実施形態において、制御部３７０は、異常判定を行うものでなくてもよい。つまり、制御部３７０は、出力特性および耐久特性の少なくとも一方のみを測定するものであってもよい。
【０１０３】
そして、上記第１実施形態において、第１ベアリング２３１および第２ベアリング２３２は、共にアンギュラベアリングで構成されていてもよいし、共に深溝ベアリングで構成されていてもよい。
【０１０４】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、弾性変形部材と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサとが積層されて構成される歪みセンサを製造する歪みセンサの製造装置は、以下の構成を備える。すなわち、中心軸を第１軸とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダと、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材とを備える。また、歪みセンサの製造装置は、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸を回転軸として回転可能とされた回転部材を備える。回転部材は、第２軸が第１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされている。歪みセンサの製造装置は、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させる。そして、歪みセンサの製造装置は、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの特性を測定する。
【０１０５】
第２の観点によれば、歪みセンサの製造装置は、センサホルダの内壁面に配置され、回転部材を回転可能に軸支する機械的軸受けを有し、回転部材を回転させると、機械的軸受けを介してセンサホルダの内壁面に外力が印加されるようになっている。これによれば、回転部材が回転した際、回転部材との摩擦力を低減しつつ、回転部材からセンサホルダに外力を印加する構成を容易に実現できる。
【０１０６】
第３の観点によれば、回転部材は、センサホルダに外力を印加する外力印加部が備えられており、外力印加部によって第２軸が第１軸から偏芯した状態となっている。これによれば、外力印加部によってセンサホルダに容易に外力を印加することができる。
【０１０７】
第４の観点によれば、歪みセンサの製造装置は、センサホルダの外壁面側に配置された保持ブロックを有している。そして、固定部材は、保持ブロックに変位可能な状態で備えられている。これによれば、固定部材を変位させることによって歪みセンサへの押圧力を容易に調整できる。
【０１０８】
第５の観点によれば、センサホルダは、外壁面に、歪みセンサが配置される複数の凹部が形成されている。そして、複数の凹部は、第１軸に対する周方向に等間隔に形成されている。これによれば、各凹部に歪みセンサが配置された場合には、回転部材を回転させた際に各歪みセンサに印加される外力がばらつくことを抑制できる。
【０１０９】
第６の観点によれば、歪みセンサの製造装置は、熱流束センサと接続されてセンサ信号が入力される制御部を有している。そして、制御部は、複数のセンサ信号に基づいて判定パラメータを導出し、判定パラメータを導出した後にセンサ信号が入力されると、判定パラメータとセンサ信号とを比較して異常判定を行う。これによれば、信頼性の高い歪みセンサを製造できる。
【０１１０】
第７の観点によれば、弾性変形部材と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサとが積層されて構成される歪みセンサの製造方法であって、以下の工程を行う。すなわち、熱流束および弾性変形部材を用意することと、熱流束センサと弾性変形部材とを積層して歪みセンサを構成することと、歪みセンサの特性を測定することと、を行う。そして、歪みセンサの特性を測定することでは、次の歪みセンサの製造装置を用意する。すなわち、歪みセンサの製造装置は、中心軸を第１軸とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダと、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材とを備えている。歪みセンサの製造装置は、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸を回転軸として回転可能とされると共に第２軸が１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材を備えている。そして、歪みセンサの特性を測定することでは、センサホルダに歪みセンサを配置することを行う。さらに、歪みセンサの特性を測定することでは、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させる。そして、歪みセンサの特性を測定することでは、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの出力特性を測定することを行う。
【０１１１】
第８に観点によれば、歪みセンサを配置することでは、センサホルダの外壁面に、第１軸に対する周方向に沿って等間隔に複数の歪みセンサを配置する。これによれば、回転部材を回転させた際に各歪みセンサに印加される外力がばらつくことを抑制できる。
【０１１２】
第９の観点によれば、歪みセンサの出力特性を測定することでは、回転部材の回転数を変化させることにより、回転部材の回転数に基づく周波数と、センサ信号の振幅とに関する出力特性を測定する。このように、回転部材の回転数を変化させることにより、周波数とセンサ信号の振幅との関係を容易に測定することができる。
【０１１３】
第１０の観点によれば、歪みセンサの出力特性を測定することでは、回転部材の回転数を変化させることにより、回転部材の回転数に基づく周波数と、センサ信号の位相ずれとに関する出力特性を測定する。このように、回転部材の回転数を変化させることにより、周波数とセンサ信号の振幅との関係を容易に測定することができる。
【０１１４】
第１１の観点によれば、歪みセンサの出力特性を測定することでは、第２軸の第１軸に対する偏芯量を変化させ、少なくとも異なる２つの偏芯量で回転部材を回転させて行う。このように、偏芯量を変化させることにより、異なる偏芯量での周波数とセンサ信号との特性を得ることができる。
【０１１５】
第１２の観点によれば、歪みセンサの特性を測定することでは、歪みセンサの出力特性を測定することの後、センサ信号と判定パラメータとを比較して異常判定を行う。これによれば、信頼性の高い歪みセンサを製造できる。
【０１１６】
第１３の観点によれば、弾性変形部材と、弾性変形部材の変形に伴う熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサとが積層されて構成される歪みセンサの検査方法であって、以下の工程を行う。すなわち、熱流束および弾性変形部材を用意することと、熱流束センサと弾性変形部材とを積層して歪みセンサを構成することと、歪みセンサの特性を検査することと、を行う。そして、歪みセンサの特性を検査することでは、次の歪みセンサの製造装置を用意する。すなわち、歪みセンサの製造装置は、中心軸を第１軸とする中空部を有する筒状とされ、外壁面に歪みセンサが配置されるセンサホルダと、センサホルダの外壁面側に配置され、歪みセンサを押圧して保持する固定部材とを備えている。歪みセンサの製造装置は、中空部内に配置され、第１軸に沿った第２軸を回転軸として回転可能とされると共に第２軸が１軸に対して偏芯し、回転すると、センサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加する構成とされた回転部材を備えている。そして、歪みセンサの特性を検査することでは、センサホルダに複数の歪みセンサを配置することを行う。さらに、歪みセンサの特性を検査することでは、回転部材を回転させてセンサホルダの内壁面に外力を当該内壁面の周方向に沿って順に印加させることにより、歪みセンサの弾性変形部材に印加される外力を周期的に変化させることで弾性変形部材を周期的に変形させる。そして、歪みセンサの特性を検査することでは、熱流束センサから弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力させて歪みセンサの耐久特性を検査することを行う。
【符号の説明】
【０１１７】
１      歪みセンサ
１０    熱流束センサ
２０    弾性変形部材
２５０  センサホルダ
３１０  回転部材
３５０  固定部材
【図１】
2019117152.tif 000003
【図２】
2019117152.tif 000004
【図３】
2019117152.tif 000005
【図４】
2019117152.tif 000006
【図５】
2019117152.tif 000007
【図６】
2019117152.tif 000008
【図７】
2019117152.tif 000009
【図８Ａ】
2019117152.tif 000010
【図８Ｂ】
2019117152.tif 000011
【図８Ｃ】
2019117152.tif 000012
【図８Ｄ】
2019117152.tif 000013
【図９】
2019117152.tif 000014
【図１０】
2019117152.tif 000015
【図１１】
2019117152.tif 000016
【図１２】
2019117152.tif 000017
【図１３】
2019117152.tif 000018
【図１４Ａ】
2019117152.tif 000019
【図１４Ｂ】
2019117152.tif 000020
【図１４Ｃ】
2019117152.tif 000021
【図１４Ｄ】
2019117152.tif 000022