(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の測定軸を備える荷重センサであって、
起歪体と、
前記起歪体から突出し、被測定物に当接する当接面を有し、前記測定軸上に一対に設けられる当接突起と、
前記当接突起間における前記測定軸上に設けられ、前記起歪体の歪を検出する歪検出素子と、
前記起歪体と接続し、前記測定軸と交差する仮想線上に一対に設けられる固定部と、
を有することを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記仮想線は、前記測定軸と直交することを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記固定部は、ボルト孔を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記当接突起の高さは、前記ボルト孔周りに設けられるボス部の高さよりも高く形成され、
前記仮想線上における前記歪検出素子の両側の前記起歪体には、孔部が設けられることを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の荷重センサと、
リブ及び前記リブの延在方向に直交する２か所の溝部を備えるプレートと、
を有し、
前記荷重センサは、前記固定部から前記溝部に亘って挿通されるボルト及び該ボルトと螺合するナットにより前記リブに固定されることを特徴とする金型用荷重分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重センサ及び金型に掛かる荷重の分布を測定する金型用荷重分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１のような、プレート状の起歪体と、該起歪体にボルト孔を２か所に形成した荷重センサ（ロードセル）が開示されている。ボルト孔は、荷重方向と方向が同一の測定軸上に設けられる。２か所のボルト孔の間の起歪体における測定軸上には、起歪体の歪を測定する歪ゲージが貼着される。このような荷重センサは、ボルト間で起歪体が引っ張り力を受けて起歪体に歪が生じ、この歪を歪ゲージが検出して荷重が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−１３７５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の荷重センサは、測定軸上に歪ゲージやボルト孔が並ぶため、測定軸方向（すなわち荷重方向）に長く形成される。すると、荷重方向の長さが短い被測定物である場合には、荷重センサを取り付けることができない場合がある。特に、金型が取り付けられる加工機械に、荷重センサが設けられたプレートを備える金型用荷重分布測定装置を取り付けるような場合には、金型の高さ方向は荷重方向と一致することが多く、また、加工機械に取り付け可能な金型高さに制約があるため、金型用荷重分布測定装置のプレートの厚みを厚くすることができないことがあった。
【０００５】
本発明は、荷重方向の取り付け寸法の制約を低減することができる荷重センサと、この荷重センサを備える金型用荷重分布測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る荷重センサは、起歪体と、前記起歪体から突出し、被測定物に当接する当接面を有し、測定軸上に一対に設けられる当接突起と、前記当接突起間における前記測定軸上に設けられ、前記起歪体の歪を検出する歪検出素子と、前記起歪体と接続し、前記測定軸と交差する仮想線上に一対に設けられる固定部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る金型用荷重分布測定装置は、上述の荷重センサと、リブ及び前記リブの延在方向に直交する２か所の溝部を備えるプレートと、を有し、前記荷重センサは、前記固定部から前記溝部に亘って挿通されるボルト及び該ボルトと螺合するナットにより前記リブに固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、荷重方向の取り付け寸法の制約を低減することができる荷重センサと、この荷重センサを備える金型用荷重分布測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る荷重センサを示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る荷重センサを示す図であり、（ａ）は図１（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る荷重センサを備える金型用荷重分布測定装置が取り付けられた加工機械であるプレス機械を示す正面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る荷重センサが金型用荷重分布測定装置のプレートのリブに取り付けられている状態を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る荷重センサの他の取り付け状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る荷重センサの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２に基づいて、本発明の実施形態に係る荷重センサ１０を説明する。荷重センサ１０は、略長矩形板状に形成される起歪体１を有する。図１（ａ）の平面視において、起歪体１の短手方向に延びる中心軸線は、測定軸Ｌ１とされる。起歪体１の長手方向に延びる中心軸線は、仮想線Ｌ２とされる。仮想線Ｌ２は、測定軸Ｌ１と直交する。
【００１１】
起歪体１の一方面１ａ側における測定軸Ｌ１上には、当接突起１１が一対に設けられる。当接突起１１は、起歪体１の長手方向の縁部に沿って、平面視略長矩形状に突出して形成される。当接突起１１の平面視における中心は、測定軸Ｌ１上に位置される。当接突起１１の対向する各２か所の角部は、角Ｒ状に面取りされている。当接突起１１の先端面は、平坦に形成されて、被測定物と当接する当接面１１ａとされる。
【００１２】
当接突起１１間における測定軸Ｌ１上には、起歪体１の歪を検出する歪検出素子１２が設けられる。歪検出素子１２は、起歪体１の測定軸Ｌ１方向における歪を検出することができる。本実施形態における歪検出素子１２は、半導体歪ゲージである。歪検出素子１２は、半導体歪ゲージの他、歪ゲージや圧電センサ等、歪を検出することができる他の素子を用いることができる。
【００１３】
荷重センサ１０は、当接突起１１の当接面１１ａが被測定物に当接する。当接面１１ａが強く被測定物と当接することで、被測定物と当接面１１ａの間に摩擦力が生じる。従って、被測定物が測定軸Ｌ１方向に圧縮又は伸長すると、被測定物と共に当接面１１ａ間の距離（すなわち当接突起１１間の起歪体１）が圧縮又は伸長され、歪検出素子１２により起歪体１の圧縮又は伸長が検出される。
【００１４】
仮想線Ｌ２上には、起歪体１に一体的に接続する一対の固定部１３が設けられる。本実施形態においては、固定部１３には、ボルトが挿通されるボルト孔１３ｈが設けられる。ボルト孔１３ｈの中心（すなわち固定部１３の中心）は仮想線Ｌ２上に位置する。ボルト孔１３ｈ周りには、起歪体１の一方面１ａと連続する基端面１３ａ１から突出するように、平面視において略矩形のボス部１３ａが形成される。起歪体１の他方面１ｂ側のボルト孔１３ｈ周りは、起歪体１の他方面１ｂよりも高いボルト座面１３ｂ１を有するボルト座部１３ｂが形成される。ボルト座部１３ｂは、測定軸Ｌ１方向の長さが起歪体１の短手方向の長さと一致し、仮想線Ｌ２方向の長さがボス部１３ａの仮想線Ｌ２方向の長さと一致する略長矩形状に形成される。なお、荷重センサ１０における仮想線Ｌ２方向の側面は、ボス部１３ａからボルト座部１３ｂに亘って連続する平坦面状に形成される。
【００１５】
ここで、当接突起１１における起歪体１の一方面１ａからの高さｈ１は、ボス部１３ａにおける起歪体１の一方面１ａからの高さｈ２よりも高く形成される（ｈ１＞ｈ２）。具体的には、当接突起１１の高さｈ１は、ボス部１３ａの高さｈ２よりも０．０２〜０・０３ｍｍ程度高く形成される。
【００１６】
仮想線Ｌ２上における歪検出素子１２の両側には、孔部１４が設けられる。孔部１４は、測定軸Ｌ１方向に長い長孔状に形成される貫通孔である。孔部１４の中心は、仮想線Ｌ２上に位置する。
【００１７】
次に、荷重センサ１０が、金型用荷重分布測定装置１００に取り付けられる態様について説明する。ここで、金型用荷重分布測定装置１００は、例えば図３に示すプレス機械２００に取り付けられる。プレス機械２００は、クラウン２１０、スライド２２０、ベッド２３０、コラム２４０を有する。プレス機械２００は、クラウン２１０の内部に設けられる図示しない駆動装置によりコンロッド２２１を介してスライド２２０が上下に往復移動される。ベッド２３０の上面にはボルスタ２５０が設けられ、ボルスタ２５０の上面には下型３２０が設けられる。
【００１８】
スライド２２０の下面には、金型用荷重分布測定装置１００が設けられる。金型用荷重分布測定装置１００の下面には、上型３１０が設けられる。金型用荷重分布測定装置１００は、プレート状に形成される荷重受部材１１０を備える。荷重受部材１１０は、金型３００（上型３１０、下型３２０）によりプレス加工が行われた際に発生する荷重を受ける。荷重受部材１１０は、内部に複数の凹部１１１が形成されることにより、該凹部１１１間にリブ１１２が形成される。リブ１１２は、プレス機械２００の前後方向及び左右方向に延在する。
【００１９】
荷重受部材１１０は、上型３１０から伝達される荷重がリブ１１２に伝達される。すると、スライド２２０の下面に当接するリブ１１２は、圧縮又は伸長する。従って、このリブ１１２を被測定物とし、プレス加工の際のリブ１１２の歪を測定することにより、金型３００の荷重分布を測定することができる。
【００２０】
荷重センサ１０が荷重受部材１１０のリブ１１２に固定される状態を図４に基づいて説明する。リブ１１２には、リブ１１２の延在方向（図４（ａ）の上下方向）に直交する２か所の溝部１１２ａが設けられる。溝部１１２ａは、リブ１１２を貫通するよう形成される。荷重センサ１０は、固定部１３のボルト孔１３ｈ及び溝部１１２ａに亘ってボルト２０が挿通される。ボルト２０には、ナット２１が螺合する。荷重センサ１０は、ボルト２０及び該ボルトに螺合するナット２１によりリブ１１２に固定される。
【００２１】
ここで、荷重センサ１０をリブ１１２に取り付けると、リブ１１２の側面とボス部１３ａの先端面との間には、隙間Ｓが形成される。従って、ボルト２０とナット２１を締め付けることで、当接突起１１の当接面１１ａが、被測定物であるリブ１１２の側面に強く当接される。このとき、起歪体１は、起歪体１における孔部１４の測定軸Ｌ１方向の個所が撓み、起歪体１における歪検出素子１２周りは変形しないので、ボルト２０の締め付けによる歪検出素子１２の検出精度への影響が低減される。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、理解のため、当接突起１１の高さを誇張して高く表している。
【００２２】
このように、金型用荷重分布測定装置１００は、荷重受部材１１０の厚みを厚くすることなくリブ１１２に荷重センサ１０を取り付けることができるので、プレス機械２００のような加工機械における金型の高さ（プレス機械２００におけるダイハイト）に及ぼす影響を低く抑えた金型用荷重分布測定装置１００を形成することができる。
【００２３】
なお、図３に示す金型用荷重分布測定装置１００の荷重受部材１１０の形態は一例であり、例えば下型３２０とボルスタ２５０の間に設けることもできるし、金型３００のダイセットプレート（不図示）を荷重受部材とすることもできる。すなわち、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、荷重センサ１０がリブ１１２に取り付けられていればよい。
【００２４】
荷重センサ１０の他の取り付け例を図５に示す。被測定物５０は、超鋼からなる四角柱状部材である。図５においては、荷重方向（測定軸Ｌ１の方向）は、紙面に垂直な方向である。被測定物５０は、治具３０の断面略コ字状の開口部分に配置される。荷重センサ１０のボルト２０は、治具３０の断面略コ字状のリブ状部分の雌ねじ部に螺合する。当接突起１１は、対向する被測定物５０の側面に当接する。
【００２５】
荷重センサ１０は、測定軸Ｌ１方向に固定部１３（ボルト２０）が設けられていないので、超鋼からなる被測定物５０のように雌ねじ部の形成が困難な被測定物５０であっても、容易に荷重センサ１０を用いて荷重測定を行うことができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、図６に示すように、図１の長孔とされる孔部１４に換えて、測定軸Ｌ１方向に並ぶ複数個（図６では３個）の丸穴１４Ａとすることもできる。また、当接突起１１の形状は、略長矩形状だけでなく、複数の柱状突起等種々の形状とすることができる。また、仮想線Ｌ２は、任意の角度で測定軸Ｌ１と交差していればよい。換言すれば、当接突起１１及び歪検出素子１２は、固定部１３間に配置されていればよい。なお、本実施形態のように測定軸Ｌ１と仮想線Ｌ２が直交することで、荷重センサ１０をコンパクトに形成することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１        起歪体                    １ａ      一方面
１ｂ      他方面                    １０      荷重センサ
１１      当接突起                  １１ａ    当接面
１２      歪検出素子                １３      固定部
１３ａ    ボス部                    １３ａ１  基端面
１３ｂ    ボルト座部                １３ｂ１  ボルト座面
１３ｈ    ボルト孔                  １４      孔部
１４Ａ    丸穴                      ２０      ボルト
２１      ナット                    ３０      治具
５０      被測定物
１００    金型用荷重分布測定装置    １１０    荷重受部材
１１１    凹部                      １１２    リブ
１１２ａ  溝部                      ２００    プレス機械
２１０    クラウン                  ２２０    スライド
２２１    コンロッド                ２３０    ベッド
２４０    コラム                    ２５０    ボルスタ
３００    金型                      ３１０    上型
３２０    下型                      Ｌ１      測定軸
Ｌ２      仮想線                    Ｒ        角
Ｓ        隙間
【要約】
【課題】荷重方向の取り付け寸法の制約を低減することができる荷重センサと、この荷重センサを備える金型用荷重分布測定装置を提供する。
【解決手段】荷重センサ１０は、起歪体１と、起歪体１から突出し、被測定物に当接する当接面１１ａを有し、測定軸Ｌ１上に一対に設けられる当接突起１１と、当接突起１１間における測定軸Ｌ１上に設けられ、起歪体１の歪を検出する歪検出素子１２と、起歪体１と接続し、測定軸Ｌ１と交差する仮想線Ｌ２上に一対に設けられる固定部１３と、を有する。
【選択図】    図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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