(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ベースと、該第１ベースから直角方向へ延び該第１ベースと一体的に可動し得る第１アームと、該第１ベースから延び該第１ベースと一体的に可動し得ると共に該第１アームと平行に離間して対峙する第３アームと、からなる第１部材と、
前記第１ベースと平行に離間して配設される第２ベースと、前記第１アームと前記第３アームとの間に配置され該第２ベースから直角方向へ該第１アーム及び該第３アームに対峙する向きに延び該第２ベースと一体的に可動し得る第２アームと、からなる第２部材と、
前記第１アームと前記第２アームとの間に挟持され、該第１アームおよび該第２アームと略直交する方向を感応方向とする圧縮力に感応する第１力学量センサ素子と、
前記第３アームと前記第２アームとの間に挟持され前記感応方向の圧縮力に感応する第２力学量センサ素子と、からなり、
前記感応方向に相対変位し得る平行に離間した被測定面間に生じ得る剪断力を測定できることを特徴とする剪断力検出装置。
【請求項２】
前記力学量センサ素子は、予圧が印加された状態にある請求項１に記載の剪断力検出装置。
【請求項３】
前記力学量センサ素子は、前記感応方向にのみ感応し、該感応方向に直交する方向には実質的に感応しない請求項１または２に記載の剪断力検出装置。
【請求項４】
前記力学量センサ素子は、特定方向の圧縮力の印加により電気的特性を変化させ得る感圧体と、
該感圧体の該特定方向の両面側に配設された電気的絶縁性を有する絶縁体と、
印加される圧縮力に応じて変化する電気信号を該感圧体から取出す電極とからなる請求項１〜３のいずれかに記載の剪断力検出装置。
【請求項５】
前記感圧体は、マトリックスとなる電気絶縁性材料と、
該電気絶縁性材料中に分散して導電性を有する圧力抵抗効果材料とからなる請求項４に記載の剪断力検出装置。
【請求項６】
前記圧力抵抗効果材料は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）またはペロブスカイト型複合酸化物（Ｌａ1-XＳｒXＭｎＯ3：０＜ｘ＜０．４）からなる請求項５に記載の剪断力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行に離間した被測定面間に生じ得る剪断力、剪断歪み等を測定できる剪断力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
力、圧力、変位等の力学量の検知および計測等の検出は、それらの絶対量を知るためのみならず、自動車等の各種機械を制御するために不可欠である。このような力学量として、例えば、  力、圧力、トルク、速度、加速度、位置、変位、衝撃力、重量質量、真空度、回転力、振動、騒音等がある。
【０００３】
このような力学量の検出には、各力学量に応じて変化する歪み（または応力）を介して計測する力学量センサ素子が広く利用される。力学量センサ素子は、一般的に圧力抵抗効果材料を利用して構成される。
圧力抵抗効果とは、圧縮応力、引張応力、剪断応力、静水圧等がある材料に印加されたときに、その材料の電気抵抗が変化する現象のことであり、その材料を圧力抵抗効果材料という。このような圧力抵抗効果材料を用いた力学量センサ素子の一例およびその利用例を下記特許文献にそれぞれ示す。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７２７９３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、これまでの力学量センサ素子は主に、垂直荷重（引張荷重または圧縮荷重）を測定するために使用されてきた。逆にいえば、剪断荷重を測定するためにあまり利用されてこなかった。勿論、図１０に示すように、剪断荷重に最も感応する起歪部を被測定対象毎に設け、そこに歪みゲージを貼付して、起歪部の歪み量から剪断荷重を求めることもできる。
【０００６】
しかし、この方法では、一品一様でしか剪断荷重を測定できず汎用性がない。さらに、通常、印加される荷重は剪断荷重のみならず垂直荷重が加わった複合荷重であり、剪断荷重のみを正確に検出することは従来容易ではなかった。例えば、起歪部に歪みゲージを貼付して荷重を検出する場合、作用する荷重の方向によって歪みゲージの出力特性が異なり得る。このため、個別に補正したとしても、複合荷重から剪断荷重を正確に求めることは困難であるし、できたとしてもその範囲は狭い。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、剪断荷重や剪断応力等の剪断力の計測に適した汎用性のある剪断力検出装置を提供することを目的とする。特に、垂直力（垂直荷重または垂直応力等）による影響を除去して剪断力のみの正確な計測を可能とする汎用性のある剪断力検出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】
【０００８】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、剪断力の計測を可能とする新たな剪断力検出構造を思いつき、本発明を完成するに至った。
（１）すなわち、本発明の剪断力検出装置は、第１ベースと、該第１ベースから直角方向へ延び該第１ベースと一体的に可動し得る第１アームと、該第１ベースから延び該第１ベースと一体的に可動し得ると共に該第１アームと平行に離間して対峙する第３アームと、からなる第１部材と、前記第１ベースと平行に離間して配設される第２ベースと、前記第１アームと前記第３アームとの間に配置され該第２ベースから直角方向へ該第１アーム及び該第３アームに対峙する向きに延び該第２ベースと一体的に可動し得る第２アームと、からなる第２部材と、
前記第１アームと前記第２アームとの間に挟持され、該第１アームおよび該第２アームと略直交する方向を感応方向とする圧縮力に感応する第１力学量センサ素子と、前記第３アームと前記第２アームとの間に挟持され前記感応方向の圧縮力に感応する第２力学量センサ素子と、からなり、
前記感応方向に相対変位し得る平行に離間した被測定面間に生じ得る剪断力を測定できることを特徴とする。
【０００９】
（２）先ず、本発明の第１ベースおよび第２ベースを、剪断力を測定したい測定対象の一部に設けた被測定面間に、それら各被測定面と一体的に可動するように配設する。例えば、平行な被測定面を第１被測定面と第２被測定面とした場合、第１アームを第１被測定面に、第２アームを第２被測定面に、それぞれが一体的に可動するように直接またはアタッチメントを介して間接に取り付ける。
【００１０】
このようにすると、測定対象に剪断力が印加された場合、被測定面間に生じる平行な剪断力は、第１ベースに直交した第１アームおよび第３アームと第２ベースに直交した第２アームとをそれぞれ介して、力学量センサ素子の感応方向の垂直力に変換される。そして、第１アームと第２アームに挟持された（第１）力学量センサ素子は、第１アームおよび第２アームによって印加された垂直力を検知する。また、第３アームと第２アームに挟持された（第２）力学量センサ素子は、第３アームおよび第２アームによって印加された垂直力を検知する。要するに、本発明の剪断力検出装置によれば、測定対象の被測定面間に生じる平行な剪断力が垂直力に変換されて力学量センサ素子に印加され、力学量センサ素子がその垂直力を検出することで、測定対象に作用する剪断力が的確に検出される。
【００１１】
この本発明の剪断力検出装置によれば、第１部材、第２部材および（第１および第２）力学量センサ素子が１セットとなっているため、わざわざ、測定対象に剪断力検出用の起歪部を個別に設ける必要もなく、剪断力検出装置を被測定面間に配設するだけで、前述のように測定対象に作用する剪断力を容易に検出できる。従って、本発明の剪断力検出装置は非常に汎用性が高く、利用自由度が高い。
【００１２】
（３）ところで、測定対象の被測定面間には、それらの被測定面に平行な剪断力のみならず、それらに垂直な垂直力も作用し得る。このような複合力が作用する場合であっても、本発明の剪断力検出装置によれば、特段の補正を行うことなく、測定対象に作用する剪断力を的確に計測することが可能である。例えば、本発明の上記剪断力検出装置において、前記感応方向にのみ感応し、該感応方向に直交する方向には実質的に感応しない力学量センサ素子を用いる。
これにより、測定対象に垂直力が作用等して、剪断力以外に垂直力が力学量センサ素子に作用する場合であっても、力学量センサ素子はその影響をほとんど受けずに、剪断力に相当する出力を正確に行い得る。すなわち、測定対象等に応じた個別的な補正等を行うことなく、剪断力だけを正確に計測できる。しかもこの場合、構造上も計測システム上もシンプルにできるため、本発明の剪断力検出装置の汎用性を一層高め得る。
【００１３】
（４）本明細書でいう「第１」、「第２」または「第３」等は便宜上の呼称に過ぎない。また、「直交」または「平行」は本発明の作用や機能が達成される範囲内で、実質的に直交または実質的に平行であればよく、公差を問題にするほど厳格な意味に解釈すべきではない。
【００１４】
また、「力学量センサ素子が感応方向のみ感応する」または「力学量センサ素子が垂直力の影響を受けない」等の表現は、感応方向に直交する方向の垂直応力または垂直歪みが力学量センサ素子に作用したときに、力学量センサ素子からの電気的な出力が完全にゼロになることを意味しない。上記表現は、その出力が、感応方向に垂直応力または垂直歪みが作用した場合の出力と比較して、実質的に無視できる範囲内であれば足る。敢えていうなら、同入力に対して、感応方向の出力と垂直な方向の出力が、感応方向の出力の±５％以内であれば良い。勿論、それが±３％以内であると一層好ましい。
【００１５】
（５）ちなみに、剪断力（Ｆ）、剪断応力（τ）および剪断歪み（γ）は、横弾性係数Ｇおよび被測定面の面積（Ａ）を用いて、τ＝Ｆ／Ａ＝γＧの関係にある。そうすると、「剪断力を検出する」というのも、「剪断応力を検出する」というのも、「剪断歪みを検出する」というのも、それらの間に本質的に相違はなく、結局はキャリブレーションの問題に帰着する。従って、便宜上、本発明では「剪断力検出装置」と呼称しているが、これは「剪断応力検出装置」とも換言できるし、「剪断歪み検出装置」とも換言できる。
【００１６】
さらに、本発明は、上述した力学量センサ素子周辺の構成に、力学量センサ素子からの電気信号を処理する演算処理手段、その結果を表示する表示手段等を加えて、剪断力等の計測装置または計測システムとして把握しても良い。演算処理手段は、例えば、マイコンや自動車のＥＣＵ等であり、表示手段は、ディスプレーや自動車の計器表示板等である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。なお、いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なることを断っておく。
〈剪断力検出装置の構造〉
（１）本発明の剪断力検出装置は、基本的に、第１部材と第２部材と力学量センサ素子とからなる。
第１部材は、第１ベースと、第１ベースから直角方向へ延び第１ベースと一体的に可動し得る第１アームと、第１ベースから延び第１ベースと一体的に可動し得ると共に第１アームと平行に離間して対峙する第３アームとからなる。また、第２部材は、第１ベースと平行に離間して配設される第２ベースと、第１アームと第３アームとの間に配置され第２ベースから直角方向へ第１アーム及び第３アームに対峙する向きに延び第２ベースと一体的に可動し得る第２アームとからなる。第１ベースと第１アームおよび第３アームとは、ほぼ直交している限り、一体品でも、ねじや圧入等によって固定した組立品でも良い。また、それらの断面形状は、板状、角柱状、多角形状等、なんでも良い。第２ベースと第２アームについても同様である。
また、測定対象の形状や被測定面の状態等によっては、第１ベースや第２ベースにアタッチメントを設けて、本発明の剪断力検出装置の取付けを容易にしても良い。
【００１８】
（２）第１アームと第２アームとの間に挟持され第１アームおよび第２アームと略直交する方向を感応方向とする圧縮力に感応する第１力学量センサ素子、および第３アームと第２アームとの間に挟持され前記感応方向の圧縮力に感応する第２力学量センサ素子は、それぞれ直列または並列に複数であっても良い。力学量センサ素子を複数設けることで、剪断力の計測をより正確に行い得る。
【００１９】
上記のように構成することで、簡易な構造でありながら、測定対象に生じる剪断力の向きが感応方向内で変化しても、第１力学量センサ素子または第２力学量センサ素子の少なくとも一方により剪断力が検出される。このため、剪断力の安定した検出が可能となり、剪断力検出装置の汎用性も高まる。
【００２０】
（３）もっとも、力学量センサ素子が一つでも、予め圧縮力（予圧）がその力学量センサ素子に印加された状態にあれば、力学量センサ素子に作用する剪断力の向きが変化しても、その予圧が残存する限りで、力学量センサ素子は剪断力を検出可能である。従って、測定対象に作用する剪断力の向きが変化する場合でも、このような剪断力検出装置によれば幅広く剪断力を検出できることになる。
特に、前述したように、本発明の剪断力検出装置の第１部材が第１アームおよび第３アームを備えており、第１力学量センサ素子が第１アームと第２アームとにより、第２力学量センサ素子が第３アームと第２アームとにより、予圧が印加された状態にあると一層好適である。
【００２１】
この場合、第１部材と第２部材との間に剪断力が作用した場合、第１力学量センサ素子と第２力学量センサ素子に作用する圧縮力は、一方が増加し、他方が減縮する傾向を示す。ここで、予圧を与えた状態でゼロ点補正を的確に行い、両力学量センサ素子の出力の差分を取れば、力学量センサ素子が一つの場合に比べて０．４、入力される剪断力に対して得られる出力は２倍になる。しかも、差分をとることで、両者に共通する外乱等による雑音部分は相殺され、一層高精度な剪断力の検出や測定が可能となる。
【００２２】
〈力学量センサ素子〉
（１）本発明では、力学量センサ素子の種類や形式等は拘らないが、例えば、力学量センサ素子は、特定方向の圧縮力の印加により電気的特性を変化させ得る感圧体と、該感圧体の該特定方向の両面側に配設された電気的絶縁性を有する絶縁体と、該感圧体から印加される圧縮力に応じて変化する電気信号を取出す電極とからなると好適である。
また前述したように、力学量センサ素子が感応方向にのみ感応し、感応方向に直交する方向では実質的に感応しないと、被測定面の剪断力を正確に効率よく検出できて好ましい。
【００２３】
（２）ところで、そのような力学量センサ素子として、例えば、前記感圧体がマトリックスとなる電気絶縁性材料と、該電気絶縁性材料中に分散して導電性を有する圧力抵抗効果材料とからなるものがある。
この圧力抵抗効果材料として、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、ルテニウム酸鉛またはペロブスカイト型複合酸化物（Ｌａ1-XＳｒXＭｎＯ3：０＜ｘ＜０．４）がある。これらを１種類で用いても、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００２４】
なお、感圧体のマトリックスである電気絶縁性材料として、ホウケイ酸鉛ガラス等がある。また、前記絶縁体は、例えばＺｒＯ2（ジルコニア）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＯ2、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等からなる。また、これらにより表面が被覆されて電気的に絶縁状態となった金属等を絶縁体として用いることもできる。
【００２５】
前記感圧体は、例えば、電気絶縁性材料１００重量部に対して、圧力抵抗効果材料が１０〜５０重量部の割合で分散されていると好ましい。圧力抵抗効果材料が過少だと、ＲｕＯ2等の導電性粒子同士の接触が少なくなり感圧体の抵抗値が非常に大きくなってしまい、力学量センサ素子の感度が低下し得る。逆に、圧力抵抗効果材料が過多だと、ＲｕＯ2等の導電性粒子同士の接触が多くなり、感圧体の抵抗値が非常に小さくなってしまい、やはり、力学量センサ素子の感度が低下し得る。
【００２６】
この他、力学量センサ素子に関しては、本発明者が既に出願している特開２００３−６３８６８号公報、特開２００５−１７２７９３号公報、特開２００７−１０７９６３号公報等の記載にも詳細に記載してある。
【実施例】
【００２７】
実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
〈剪断力検出装置〉
（１）構造
図１に本発明の一実施例である剪断力検出装置Ｍを示す。この剪断力検出装置Ｍは、台座１（第１部材）と台座２（第２部材）と力学量センサ素子Ｓ１（第１力学量センサ素子）および力学量センサ素子Ｓ２（第２力学量センサ素子）とからなる。
【００２８】
台座１は、鉄製の断面コの字型をした角柱部材である。すなわち、台座１は、ベース１１（第１ベース）とその両端から直角に延びるアーム１２（第１アーム）およびアーム１３（第３アーム）とが一体に形成されてなる。また、ベース１１には、アタッチメントや測定対象に剪断力検出装置Ｍを取付けるための取付孔１１１、１１２が穿設されている。さらに、アーム１２およびアーム１３には、それぞれ力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２に予荷重（予圧）を印加するための、先端面が平坦なフラットボルト５、６が螺合している。
【００２９】
台座２は、鉄製の断面Ｔ字型をした角柱部材である。すなわち、台座２は、ベース２１（第２ベース）とその中央から直角に延びるアーム２２（第２アーム）とが一体に形成されてなる。また、ベース２１には、アタッチメントや測定対象に剪断力検出装置Ｍを取付けるための取付孔２１１、２１２が穿設されている。
力学量センサ素子Ｓ１は、台座１のアーム１２と台座２のアーム２２の間にシム７を介して挟持されている。また、力学量センサ素子Ｓ２は、台座１のアーム１３と台座２のアーム２２の間にシム８を介して挟持されている。
【００３０】
力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２のそれぞれの片面は、アーム２２の両面に接着面ｂで熱硬化性接着剤で接着固定されている。また、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２のそれぞれの他面側は、シム７、８の片面にそれぞれ、接着面ｂで熱硬化性接着剤で接着されている。このシム７、８は、鉄製の薄い円板である。このシム７、８により、ねじ込まれたフラットボルト５、６による予荷重が力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２へ均等に作用する。なお、フラットボルト５、６によるよ荷重の印加により、結局、台座１と台座２とが連結されることになる。
【００３１】
また、アーム１２とアーム２２、アーム１３とアーム２２との間にセンサを取り付ける方法として圧入で行ってもよい。すなわち、台座１のアーム１２とアーム１３との距離を、アーム２２とその両側に取り付けたシム７、８と力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２との距離(長さ)より短くし（数〜数十μｍ短くし）、アーム２２に取り付けてあるシム７、８と力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２とを取り付けるときは、アーム１２とアーム１３との距離を機械的に治具を用いて広げておき、その後、アーム２２を取り付け、治具をはずして圧入により取り付ける。
この剪断力検出装置Ｍで用いた力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２の詳細な構造を図２に示した。力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２は、感圧体とその両側を覆う絶縁体と感圧体の両端側に設けた電極とからなる。この感圧体は、圧力抵抗効果材料であるＲｕＯ2粒子をマトリックスであるガラス（電気絶縁性材料）中に分散させたものである。絶縁体はＺｒＯ2からなる。電極は銀である。この電極が図示しないオシロスコープ等の計測システムに接続される。これにより、図２に示した方向の荷重を力学量センサ素子へ印加させたとき、感圧体の抵抗値が変化して、その変化量から印加した荷重が計測される。なお、参考までに、本実施例で用いた力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２の単体での出力特性（荷重特性）の一例を図３に示す。ちなみに、この力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２は、２ｘ２ｘ２．５（ｍｍ）の角柱状である。
【００３２】
（２）力学量センサ素子の製法
力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２は、感圧体と絶縁体とを焼成により一体形成してなる。この作製方法につき概説しておく。
先ず、絶縁体として、ジルコニア板（東ソー株式会社製）を２枚準備し、感圧体の材料として、粒径０．２〜５μｍのＲｕＯ2の粒子とガラスとを含有する抵抗ペースト（ＥＳＬ社製の３４１４Ａ）を準備する。
【００３３】
この抵抗ペーストをジルコニア板の片面にスクリーン印刷し、温度８５０℃にて１０分間保持して焼き付ける。同様に、もう一枚のジルコニア板の片面にも、抵抗ペーストを焼き付ける。この焼き付けにより、抵抗ペーストからバインダーや有機溶剤を蒸発させ、ジルコニア板の表面に、電気絶縁性材料（ガラス）のマトリックスに導電性材料（ＲｕＯ2）からなる導電性粒子の分散した感圧体が形成された。なお、感圧体の厚みは１０μｍであった。
【００３４】
このように表面に感圧体を形成した２枚のジルコニア板を、その感圧体を形成した面同士で重ね合わせ、温度８５０℃にて１０分間焼成した。これにより、２枚のジルコニア板は一体化した。焼成後、所望のサイズに加工し、図２に示したような、感圧体が絶縁体（ジルコニア板）で挟まれたサンドイッチ構造の力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２が得られた。
さらに、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２の感圧体が露出した一対の側面に、銀ペースト（昭栄化学工業株式会社製）を塗布し、温度８５０℃にて１０分間加熱した。これにより、感圧体に銀ペーストが焼き付けられ、感圧体を挟む一対の電極が形成された。
以上のようにして、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２が得られた。
【００３５】
〈評価〉
（１）上記の剪断力検出装置Ｍに、取付孔１１１、１１２および取付孔２１１、２１２を用いて、試験的な測定対象となるアタッチメントＡ１、Ａ２を取付けた様子を図４および図５に示す。図４は、剪断力検出装置Ｍに剪断荷重が作用するようにした様子を示す。図５は、剪断力検出装置Ｍに垂直荷重が作用するようにした様子を示す。
これら各場合について、剪断力検出装置Ｍに印加した入力荷重と、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２の出力荷重（センサ出力荷重ＦS1、ＦS2）との関係をオートグラフで求めた。また、各センサ出力荷重から算出した出力荷重（Ｆt＝ＦS1−ＦS2）と入力荷重との関係も求めた。これらの結果を図６〜図９にそれぞれ示す。
【００３６】
なお、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２には、フラットボルト５、６によって予め約２０ｋｇの予荷重を印加しておいた。また、剪断力検出装置Ｍに何ら荷重を印加していない状態で各力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２の出力がゼロとなるように、ゼロ点補正をした。
いうまでもないが、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２から得られるのは抵抗値の変化（電気信号）である。従って、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２から出力された電気信号と入力荷重との対応関係は、予めキャリブレーションして求めておいた（図３）。
【００３７】
（２）先ず、図６および図７から、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２のセンサ出力荷重（ＦS1、ＦS2）および両者から求めた出力荷重（Ｆt）はいずれもせん断入力荷重に対してほぼ直線的に増減することが解った。従って、本実施例の剪断力検出装置Ｍを用いれば、測定対象の被測定面間に作用する剪断荷重（剪断力）を精度良く検出できることが確認された。
【００３８】
ところで、図６に示すように、せん断荷重を入力した場合の各力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２のセンサ出力荷重（ＦS1、ＦS2）は、非線形性（Ｎ.Ｌ.：Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ）がフルケール（Ｆ.Ｓ.）の４％Ｆ.Ｓ.以下、ヒステリシスが２％Ｆ.Ｓ.以下と十分に小さい。特に、図７に示すように、Ｆt＝ＦS1−ＦS2 として剪断荷重を算出することことで、非線形性は２％Ｆ.Ｓ.以下、ヒステリシスが２％Ｆ.Ｓ.以下となる。
【００３９】
（３）次に、図８および図９から、力学量センサ素子Ｓ１、Ｓ２のセンサ出力荷重（ＦS1、ＦS2）および両者から求めた出力荷重（Ｆt）はいずれも、垂直入力荷重に対してほとんど変化していないことが解った。従って、本実施例の剪断力検出装置Ｍを用いれば、測定対象の被測定面間に垂直荷重（垂直力）が作用する場合であっても、その影響を除去して、剪断荷重のみを精度良く検出できることが確認された。
このように、本発明にかかる剪断力検出装置によれば、垂直荷重等の影響を実質的に受けることなく、剪断荷重のみを正確に計測できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る一実施例である剪断力検出装置の構図を示す図である。
【図２】その剪断力検出装置で用いた力学量センサ素子の構造を示す図である。
【図３】その力学量センサ素子単体の出力特性を示す一例である。
【図４】剪断力検出装置にせん断荷重が作用する場合を示す図である。
【図５】剪断力検出装置に垂直断荷重が作用する場合を示す図である。
【図６】せん断入力荷重とセンサ出力荷重との関係を示す図である。
【図７】せん断入力荷重と出力荷重との関係を示す図である。
【図８】垂直入力荷重とセンサ出力荷重との関係を示す図である。
【図９】垂直入力荷重と出力荷重との関係を示す図である。
【図１０】従来の剪断荷重検出装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１                  台座（第１部材）
２                  台座（第２部材）
１１、２１          ベース
１２、１３、２２    アーム
Ｓ１、Ｓ２          力学量センサ素子
Ｍ                  剪断力検出装置
【図１】
0005034832.tif 000002
【図２】
0005034832.tif 000003
【図３】
0005034832.tif 000004
【図４】
0005034832.tif 000005
【図５】
0005034832.tif 000006
【図６】
0005034832.tif 000007
【図７】
0005034832.tif 000008
【図８】
0005034832.tif 000009
【図９】
0005034832.tif 000010
【図１０】
0005034832.tif 000011