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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-222216(P2015-222216A)
(43)【公開日】2015年12月10日
(54)【発明の名称】力センサ試験装置
(51)【国際特許分類】
G01N 3/00 20060101AFI20151113BHJP
G01L 25/00 20060101ALI20151113BHJP
【ＦＩ】
G01N3/00 Z
G01L25/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-106957(P2014-106957)
(22)【出願日】2014年5月23日
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】畑 良幸
(72)【発明者】
【氏名】野々村 裕
(72)【発明者】
【氏名】大村 義輝
(72)【発明者】
【氏名】松島 悟
(72)【発明者】
【氏名】船橋 博文
(72)【発明者】
【氏名】中山 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】山口 宇唯
(72)【発明者】
【氏名】山田 整
【テーマコード（参考）】
2G061
【Ｆターム（参考）】
2G061AA02
2G061AB01
2G061CB20
2G061DA01
2G061EA01
(57)【要約】
【課題】被験センサにロッドを介して荷重を印加するセンサ試験装置において、被験センサに作用する曲げモーメントの影響を軽減することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するセンサ試験装置は、被験センサを保持するセンサ保持部と、一端が被験センサに取り付けられたロッドと、ロッドの他端に軸方向の荷重を印加する縦方向荷重印加装置と、ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加する横方向荷重印加装置を備えている。センサ試験装置では、ロッドの両端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されている。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験センサを保持するセンサ保持部と、
一端が被験センサに取り付けられたロッドと、
ロッドの他端に軸方向の荷重を印加する縦方向荷重印加装置と、
ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加する横方向荷重印加装置を備えており、
ロッドの両端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されているセンサ試験装置。
一端が被験センサに取り付けられたロッドと、
ロッドの他端に軸方向の荷重を印加する縦方向荷重印加装置と、
ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加する横方向荷重印加装置を備えており、
ロッドの両端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されているセンサ試験装置。
【請求項2】
縦方向荷重印加装置が、ロッドを軸方向に変位させる第１ステージ装置であって、
横方向荷重印加装置が、ロッドに取り付けられた紐に張力を付与する張力付与装置である、請求項１のセンサ試験装置。
横方向荷重印加装置が、ロッドに取り付けられた紐に張力を付与する張力付与装置である、請求項１のセンサ試験装置。
【請求項3】
ロッドの他端から紐の取り付け位置までの軸方向の距離をａとし、ロッドの一端から紐の取り付け位置までの軸方向の距離をｂとしたときに、ａ／ｂが５以上である、請求項２のセンサ試験装置。
【請求項4】
張力付与装置が、紐に支持された分銅と、紐を案内するプーリを備えている、請求項２または３のセンサ試験装置。
【請求項5】
張力付与装置が、紐を引っ張る電動モータを備えている、請求項２または３のセンサ試験装置。
【請求項6】
横方向荷重印加装置からロッドへの着力点においてロッドに作用する軸方向に直交する方向の荷重の大きさを特定する横方向荷重特定装置をさらに備える、請求項１から５の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項7】
ロッドの他端においてロッドから受ける軸方向に直交する方向の荷重の大きさを検出する横方向荷重検出装置をさらに備える、請求項１から６の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項8】
センサ保持部において軸方向の荷重の大きさを検出する縦方向荷重検出装置をさらに備える、請求項１から７の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項9】
センサ保持部が、ロッドの軸方向に直交する方向の位置およびロッドの軸周りの角度を調整可能な第２ステージ装置に載置されている、請求項１から８の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項10】
ロッドの一端にヘッドを備えており、
被験センサの受力部が嵌合する凹部が形成されている、請求項１から９の何れか一項のセンサ試験装置。
被験センサの受力部が嵌合する凹部が形成されている、請求項１から９の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項11】
凹部の内側面に丸みが形成されている、請求項１０のセンサ試験装置。
【請求項12】
ロッドの一端にヘッドを備えており、
ヘッドの先端に樹脂が塗布されている、請求項１から９の何れか一項のセンサ試験装置。
ヘッドの先端に樹脂が塗布されている、請求項１から９の何れか一項のセンサ試験装置。
【請求項13】
ロッドがバネピン構造を備える、請求項１から１２の何れか一項のセンサ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は力センサ試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
非特許文献１に、力センサを試験する方法が開示されている。この方法では、ロッドの一端を被験センサに取り付け、ロッドの他端に軸方向の荷重を印加することで被験センサに軸方向の荷重を印加し、ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加することで被験センサに軸方向に直交する方向の荷重を印加する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】R.A. Brookhuis et al., "SCALABLE SIX-AXIS FORCE-TORQUE SENSOR WITH A LARGE RANGE FOR BIOMECHANICAL APPLICATIONS", Proc. of 2012 IEEE 25th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), pp. 595-598
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１の技術では、ロッドの他端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されていない。このため、ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加すると、被験センサには軸方向に直交する方向の荷重だけでなく、軸方向に直交する方向の曲げモーメントも作用してしまう。モーメントの影響を小さくするため、ロッドと被験センサの界面に荷重を印加しても、ちょうど界面に荷重を印加することは困難であり、モーメントが印加される。特に、被験センサが小型になると、ちょうど界面に荷重を印加することは、なお困難になる。軸方向に直交する方向の被験センサの荷重特性を評価する際に、被験センサに作用する曲げモーメントの影響を軽減することが可能な技術が期待されている。
【0005】
本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、被験センサにロッドを介して荷重を印加するセンサ試験装置において、被験センサに作用する曲げモーメントの影響を軽減することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書が開示するセンサ試験装置は、被験センサを保持するセンサ保持部と、一端が被験センサに取り付けられたロッドと、ロッドの他端に軸方向の荷重を印加する縦方向荷重印加装置と、ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加する横方向荷重印加装置を備えている。センサ試験装置では、ロッドの両端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されている。
【0007】
上記のセンサ試験装置では、ロッドの両端において軸方向に直交する方向の変位が拘束されているため、ロッドに軸方向に直交する方向の荷重を印加する際に、被験センサに作用する曲げモーメントの影響を軽減することができる。
【0008】
上記のセンサ試験装置は、縦方向荷重印加装置が、ロッドを軸方向に変位させる第１ステージ装置であって、横方向荷重印加装置が、ロッドに取り付けられた紐に張力を付与する張力付与装置であるように構成することができる。
【0009】
上記のセンサ試験装置によれば、既存のステージ装置を利用して、簡素な構成によりセンサ試験装置を実現することができる。
【0010】
上記のセンサ試験装置は、ロッドの他端から紐の取り付け位置までの軸方向の距離をａとし、ロッドの一端から紐の取り付け位置までの軸方向の距離をｂとしたときに、ａ／ｂが５以上であるように構成することができる。
【0011】
ロッドに作用する軸方向に直交する方向の荷重の着力点（すなわち、ロッドに対する紐の取り付け位置）がロッドの下端に近いほど、被験センサに作用する軸方向に直交する方向の荷重の変動を抑制することができる。上記のセンサ試験装置によれば、荷重の着力点の位置ずれが生じても、安定した大きさの荷重を被験センサに印加することができる。
【0012】
上記のセンサ試験装置は、張力付与装置が、紐に支持された分銅と、紐を案内するプーリを備えているように構成することができる。あるいは、上記のセンサ試験装置は、張力付与装置が、紐を引っ張る電動モータを備えているように構成することができる。
【0013】
上記のセンサ試験装置は、横方向荷重印加装置からロッドへの着力点においてロッドに作用する軸方向に直交する方向の荷重の大きさを特定する横方向荷重特定装置をさらに備えるように構成することができる。
【0014】
ロッドに作用する軸方向に直交する方向の荷重の大きさが分かれば、ロッドの両端の拘束態様に応じて、被験センサに作用する軸方向に直交する方向の荷重の大きさを算出することができる。上記のセンサ試験装置によれば、横方向荷重特定装置で特定される荷重の大きさから、被験センサに作用する荷重の大きさを算出することができる。
【0015】
上記のセンサ試験装置は、ロッドの他端においてロッドから受ける軸方向に直交する方向の荷重の大きさを検出する横方向荷重検出装置をさらに備えるように構成することができる。
【0016】
ロッドの他端においてロッドから受ける軸方向に直交する方向の荷重の大きさが分かれば、ロッドの両端の拘束態様に応じて、被験センサに作用する軸方向に直交する方向の荷重の大きさを算出することができる。上記のセンサ試験装置によれば、横方向荷重検出装置で検出される荷重の大きさから、被験センサに作用する荷重の大きさを算出することができる。
【0017】
上記のセンサ試験装置は、センサ保持部において軸方向の荷重の大きさを検出する縦方向荷重検出装置をさらに備えるように構成することができる。
【0018】
上記のセンサ試験装置によれば、縦方向荷重検出装置がロッドの影響を受けない位置に配置されているため、被験センサに作用する軸方向の荷重の大きさを精度良く検出することができる。
【0019】
上記のセンサ試験装置は、センサ保持部が、ロッドの軸方向に直交する方向の位置およびロッドの軸周りの角度を調整可能な第２ステージ装置に載置されているように構成することができる。
【0020】
上記のセンサ試験装置によれば、被験センサを正確に位置合わせして、被験センサに荷重を精度良く印加することができる。
【0021】
上記のセンサ試験装置は、ロッドの一端にヘッドを備えており、被験センサの受力部が嵌合する凹部が形成されているように構成することができる。この場合、上記のセンサ試験装置は、凹部の内側面に丸みが形成されているように構成することができる。このような構成とすることで、被験センサとヘッドの片当たりを抑制することができる。あるいは、上記のセンサ試験装置は、ロッドの一端にヘッドを備えており、ヘッドの先端に樹脂が塗布されているように構成することができる。
【0022】
上記のセンサ試験装置は、ロッドがバネピン構造を備えるように構成することができる。このような構成とすることによって、縦方向荷重印加装置によりロッドの他端に衝撃荷重が印加された場合でも、バネピン構造によって衝撃が緩和されて、被験センサの破壊を抑制することができる。
【発明の効果】
【0023】
本明細書が開示するセンサ試験装置によれば、被験センサに作用する曲げモーメントの影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】実施例１の試験装置２の構成を模式的に示す図。
【図2】ロッド８の上端の変位が拘束されていない状態を模式的に示す図。
【図3】ロッド８の下端の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端の回転が拘束されている場合の荷重の関係を示す図。
【図4】ロッド８の下端の回転が拘束されており、ロッド８の上端の回転が拘束されている場合の荷重の関係を示す図。
【図5】ロッド８の下端の回転が拘束されており、ロッド８の上端の回転が拘束されていない場合の荷重の関係を示す図。
【図6】ロッド８の下端の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端の回転が拘束されていない場合の荷重の関係を示す図。
【図7】実施例２の試験装置２２の構成を模式的に示す図。
【図8】実施例３の試験装置３２の構成を模式的に示す図。
【図9】実施例４の試験装置４２の構成を模式的に示す図。
【図10】被験センサＳへのヘッド５４の取り付け態様の例を示す図。
【図11】被験センサＳへのヘッド５４の取り付け態様の別の例を示す図。
【図12】ロッド５２がバネピン構造を備える場合の構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【0025】
（実施例１）図１に示す本実施例の試験装置２は、被験センサＳに対して、Ｘ方向（図１の左右方向）、Ｙ方向（図１の紙面垂直方向）およびＺ方向（図１の上下方向）の荷重を印加する。被験センサＳは、例えば３軸力センサや触覚センサといった、微小なＭＥＭＳセンサである。被験センサＳは、ベース４に固定されたセンサ取付治具６に取り付けられている。ベース４とセンサ取付治具６は、被験センサＳを保持するセンサ保持部ということもできる。被験センサＳの受力部Ｒには、ロッド８の下端に形成されたヘッド１０が取り付けられている。ロッド８は、その軸方向がＺ方向に沿うように配置されている。ロッド８の上端は、ｆｚ荷重計１２を介して、ベース４に支持されたＺステージ１４に取り付けられている。Ｚステージ１４をＺ方向に変位させることで、被験センサＳに対してＺ方向の荷重を印加する。ｆｚ荷重計１２は、Ｚステージ１４から被験センサＳに印加されたＺ方向の荷重の大きさを検出する。ロッド８の下端は被験センサＳとセンサ取付治具６によってＸ方向およびＹ方向の変位が拘束されている。ロッド８の上端はｆｚ荷重計１２とＺステージ１４によってＸ方向およびＹ方向の変位が拘束されている。
【0026】
ヘッド１０には、Ｘ方向荷重印加装置（図示せず）からＸ方向に沿って伸びる紐１６が取り付けられている。Ｘ方向荷重印加装置が紐１６に対してＸ方向の張力を印加することで、ロッド８にＸ方向の荷重を印加することができる。すなわち、Ｘ方向荷重印加装置は、ロッド８に取り付けられた紐１６に張力を付与する張力付与装置ということもできる。例えば、Ｘ方向荷重印加装置は、紐１６に支持された分銅と、紐１６を案内するプーリを用いて、紐１６にＸ方向の張力を付与するように構成されていてもよい。この場合、使用する分銅の重さから、ロッド８に作用するＸ方向の荷重の大きさを検出することができる。あるいは、Ｘ方向荷重印加装置は、紐１６を引っ張る電動モータを用いて、紐１６にＸ方向の張力を付与するように構成されていてもよい。この場合、紐１６に作用する張力を検出する張力計を用いることで、ロッド８に作用するＸ方向の荷重の大きさを検出することができる。図示はしていないが、ヘッド１０には、Ｙ方向荷重印加装置からＹ方向に沿って伸びる紐も取り付けられている。Ｙ方向荷重印加装置が紐に対してＹ方向の張力を印加することで、ロッド８にＹ方向の荷重を印加することができる。
【0027】
試験装置２では、Ｚステージ１４をＺ方向に変位させることで、被験センサＳに対してＺ方向の荷重が印加される。この際に被験センサＳに印加されるＺ方向荷重の大きさＦｚは、ｆｚ荷重計１２により計測することができる。
【0028】
試験装置２では、Ｘ方向荷重印加装置が紐１６を介してロッド８にＸ方向の荷重を印加することで、被験センサＳに対してＸ方向の荷重が印加される。図２に示すように、仮にロッド８の上端のＸ方向の変位が拘束されていない場合、Ｘ方向荷重印加装置が紐１６を介してロッド８にＸ方向の荷重を印加すると、被験センサＳにはＸ方向の荷重だけでなく、Ｙ軸周りの大きな曲げモーメントも作用する。これに対して、図１に示す本実施例の試験装置２では、ロッド８の上端のＸ方向の変位が拘束されているため、ロッド８の上端のＸ方向の変位が拘束されていない場合に比べて、被験センサＳに作用するＹ軸周りの曲げモーメントの影響を軽減することができる。同様に、試験装置２では、Ｙ方向荷重印加装置が紐を介してロッド８にＹ方向の荷重を印加することで、被験センサＳに対してＹ方向の荷重が印加される。試験装置２では、ロッド８の上端のＹ方向の変位が拘束されており、ロッド８の上端のＹ方向の変位が拘束されていない場合に比べて、被験センサＳに作用するＸ軸周りの曲げモーメントの影響を軽減することができる。
【0029】
以下では、試験装置２において、ロッド８に作用するＸ方向の荷重の大きさと、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重の大きさの関係について説明する。図３に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されている場合には、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0030】
【数1】
【0031】
図４に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されており、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されている場合には、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0032】
【数2】
【0033】
図５に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されており、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されていない場合には、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0034】
【数3】
【0035】
図６に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されていない場合には、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0036】
【数4】
【0037】
試験装置２においては、ロッド８の下端におけるヘッド１０と被験センサＳの組み付け態様およびロッド８の上端におけるロッド８とｆｚ荷重計１２との組み付け態様に応じて、上記の何れかの数式を用いて、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘから、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘを算出することができる。同様に、試験装置２においては、ロッド８の下端におけるヘッド１０と被験センサＳの組み付け態様およびロッド８の上端におけるロッド８とｆｚ荷重計１２との組み付け態様に応じて、ロッド８に作用するＹ方向の荷重ｆｙから、被験センサＳに作用するＹ方向の荷重Ｆｙを算出することができる。このような、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重ＦｘやＹ方向の荷重Ｆｙの算出は、図示しない演算装置を用いて行うことができる。
【0038】
なお、ロッド８に作用するＸ方向の荷重の着力点（すなわち、ロッド８に対する紐１６の取り付け位置）がロッド８の下端に近いほど、荷重の着力点の位置ずれが生じても、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの変動を抑制することができ、好ましい。具体的には、ロッド８に対する紐１６の取り付け位置は、ロッド８の上端から紐１６の取り付け位置までの距離をａ、ロッド８の下端から紐１６の取り付け位置までの距離をｂとしたときに、ａ／ｂが５以上となる位置であることが好ましい。
【0039】
（実施例２）図７に示す本実施例の試験装置２２では、図１に示す実施例１の試験装置２と異なり、ロッド８の上端とＺステージ１４の間に、ｆｚ荷重計１２の代わりに、３軸荷重計２４が配置されている。３軸荷重計２４は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の荷重の大きさをそれぞれ検出する。このような構成とすると、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘから被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘを算出することができる。同様に、３軸荷重計２４で検出されるＹ方向の荷重Δｆｙから被験センサＳに作用するＹ方向の荷重Ｆｙを算出することができる。
【0040】
以下では、試験装置２２において、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重の大きさと、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重の大きさの関係について説明する。図３に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されている場合には、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0041】
【数5】
【0042】
図４に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されており、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されている場合には、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0043】
【数6】
【0044】
図５に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されており、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されていない場合には、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0045】
【数7】
【0046】
図６に模式的に示すように、ロッド８の下端（被験センサＳ側の端部）の回転が拘束されておらず、ロッド８の上端（ｆｚ荷重計１２側の端部）の回転が拘束されていない場合には、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘと被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘの間には、以下の関係が成り立つ。
【0047】
【数8】
【0048】
試験装置２２においては、ロッド８の下端におけるヘッド１０と被験センサＳの組み付け態様およびロッド８の上端におけるロッド８と３軸荷重計２４との組み付け態様に応じて、上記の何れかの数式を用いて、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘを算出することができる。同様に、試験装置２２においては、ロッド８の下端におけるヘッド１０と被験センサＳの組み付け態様およびロッド８の上端におけるロッド８と３軸荷重計２４との組み付け態様に応じて、３軸荷重計２４で検出されるＹ方向の荷重Δｆｙから、被験センサＳに作用するＹ方向の荷重Ｆｙを算出することができる。
【0049】
なお、ロッド８に対する紐１６の取り付け位置精度が低く、上記の数式から被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘを精度良く算出できない場合には、ロッド８に作用するＸ方向の荷重ｆｘと、３軸荷重計２４で検出されるＸ方向の荷重Δｆｘの差を取ることで、被験センサＳに作用するＸ方向の荷重Ｆｘを算出することもできる。【数9】
【0050】
同様に、ロッド８に作用するＹ方向の荷重ｆｙと、３軸荷重計２４で検出されるＹ方向の荷重Δｆｙの差を取ることで、被験センサＳに作用するＹ方向の荷重Ｆｙを算出することもできる。
【0051】
（実施例３）図８に示す本実施例の試験装置３２では、図７に示す実施例２の試験装置２２と異なり、ベース４とセンサ取付治具６の間にｆｚ荷重計３４が配置されており、ロッド８の上端とＺステージ１４の間に２軸荷重計３６が配置されている。言い換えると、ｆｚ荷重計３４はセンサ保持部に備えられている。ｆｚ荷重計３４は、Ｚ方向の荷重の大きさを検出する。２軸荷重計３６は、Ｘ方向およびＹ方向の荷重の大きさをそれぞれ検出する。
【0052】
図７に示す実施例２の試験装置２２のように、単一の３軸荷重計２４により、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の荷重のそれぞれの大きさを検出する構成では、Ｘ方向およびＹ方向の感度とＺ方向の感度が大きく異なる場合に、クロストークの発生によりそれぞれの方向の荷重を精度良く検出することが困難となることがある。本実施例のように、Ｘ方向およびＹ方向の荷重の大きさを検出する２軸荷重計３６とＺ方向の荷重の大きさを検出するｆｚ荷重計３４を分けて、ｆｚ荷重計３４をロッド８の影響を受けにくい箇所に配置することで、それぞれの方向の荷重を精度良く検出することができる。
【0053】
（実施例４）図９に示す本実施例の試験装置４２は、ベース４４に支持されたＸ−Ｙ−θステージ４６を備えている。Ｘ−Ｙ−θステージ４６には、ｆｚ荷重計４８を介して、センサ取付治具５０が載置されている。センサ取付治具５０には、被験センサＳが固定されている。Ｘ−Ｙ−θステージ４６は、ベース４４に対する被験センサＳのＸ方向およびＹ方向の位置およびＺ軸周りの角度を調整する。
【0054】
被験センサＳの受力部Ｒには、ロッド５２の下端に形成されたヘッド５４が取り付けられている。ロッド５２の上端は、２軸荷重計５６を介して、ベース４４に支持されたＺステージ５８に取り付けられている。Ｚステージ５８をＺ方向に変位させることで、被験センサＳに荷重を印加する。ロッド５２の下端は被験センサＳとセンサ取付治具５０によってＸ方向およびＹ方向の変位が拘束されている。ロッド５２の上端は２軸荷重計５６とＺステージ５８によってＸ方向およびＹ方向の変位が拘束されている。
【0055】
ヘッド５４には、先端に分銅６０が接続されており、プーリ６２によって案内された、Ｘ方向に沿って伸びる紐６４が取り付けられている。また、ヘッド５４には、先端に分銅６６が接続されており、プーリ６８によって案内された、Ｙ方向に沿って伸びる紐７０が取り付けられている。
【0056】
試験装置４２によれば、Ｚステージ５８をＺ方向に変位させることで、被験センサＳにＺ方向の荷重を印加することができる。この際の被験センサＳに作用するＺ方向の荷重の大きさは、ｆｚ荷重計４８により検出することができる。また、本実施例の試験装置４２によれば、分銅６０の重さを調整することで、被験センサＳにＸ方向の荷重を印加することができる。この際の被験センサＳに作用するＸ方向の荷重の大きさは、実施例１で詳述したように、分銅６０の重さから特定されるロッド５２に作用するＸ方向の荷重の大きさに基づいて算出することもできるし、実施例２で詳述したように、２軸荷重計５６で検出されるＸ方向の荷重の大きさに基づいて算出することもできるし、ロッド５２に作用するＸ方向の荷重の大きさから２軸荷重計５６で検出されるＸ方向の荷重の大きさを減算して算出することもできる。同様に、本実施例の試験装置４２によれば、分銅６６の重さを調整することで、被験センサＳにＹ方向の荷重を印加することができる。この際の被験センサＳに作用するＹ方向の荷重の大きさは、分銅６６の重さから特定されるロッド５２に作用するＹ方向の荷重の大きさに基づいて算出することもできるし、２軸荷重計５６で検出されるＹ方向の荷重の大きさに基づいて算出することもできるし、ロッド５２に作用するＹ方向の荷重の大きさから２軸荷重計５６で検出されるＹ方向の荷重の大きさを減算して算出することもできる。
【0057】
試験装置４２では、被験センサＳのＸ方向およびＹ方向の位置や、Ｚ軸周りの角度を、Ｘ−Ｙ−θステージ４６によって調整することができる。このような構成とすることによって、被験センサＳを正確に位置合わせして、被験センサＳに、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の荷重を精度良く印加することができる。
【0058】
なお、被験センサＳへのヘッド５４の取り付け態様としては、様々なものを用いることができる。例えば図１０の（ａ）に示すように、被験センサＳの受力部Ｒが凸形状を有する場合、ヘッド５４の先端に対応する凹部７２を形成して、被験センサＳとヘッド５４を嵌合させてもよい。この場合、凹部７２の内側面に丸み７４を形成しておくことで、被験センサＳとヘッド５４の片当たりを抑制することができる。また、図１０の（ｂ）に示すように、凹部７２の底面にさらに加工溝７６を形成して、被験センサＳとヘッド５４の片当たりをさらに抑制することもできる。
【0059】
あるいは、図１１に示すように、被験センサＳの受力部Ｒが平面形状を有する場合、ヘッド５４の先端に静止摩擦係数が大きい樹脂７８を塗布しておいて、樹脂７８と被験センサＳの間の摩擦力によって、被験センサＳにＸ方向およびＹ方向の荷重を印加するように構成してもよい。もしくは、樹脂７８を接着剤として受力部Ｒとヘッド５４を接着してもよい。
【0060】
なお、図１２に示すように、ロッド５２は、上側ロッド８０と下側ロッド８２が外筒８４内に摺動可能にそれぞれ挿入されており、上側ロッド８０と下側ロッド８２の間をバネ８６が接続している、いわゆるバネピン構造を備えるように構成されていてもよい。ロッド５２がバネピン構造を備える場合、Ｚステージ５８の駆動時にＺ方向の衝撃荷重がロッド５２に印加された場合でも、バネピン構造によって衝撃が緩和されて、被験センサＳの破壊を抑制することができる。
【0061】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0062】
２ 試験装置４ ベース
６ センサ取付治具
８ ロッド
１０ ヘッド
１２ ｆｚ荷重計
１４ Ｚステージ
１６ 紐
２２ 試験装置
２４ ３軸荷重計
３２ 試験装置
３４ ｆｚ荷重計
３６ ２軸荷重計
４２ 試験装置
４４ ベース
４６ Ｘ−Ｙ−θステージ
４８ ｆｚ荷重計
５０ センサ取付治具
５２ ロッド
５４ ヘッド
５６ ２軸荷重計
５８ Ｚステージ
６０ 分銅
６２ プーリ
６４ 紐
６６ 分銅
６８ プーリ
７０ 紐
７２ 凹部
７４ 丸み
７６ 加工溝
７８ 樹脂
８０ 上側ロッド
８２ 下側ロッド
８４ 外筒
８６ バネ