JP6988469B2 - 歪み検出装置およびそれを用いた診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱流束センサを用いた歪み検出装置およびそれを用いた診断装置に関するものである。

従来より、歪みを検出する歪み検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この歪み検出装置では、測定対象の部材の変位を検出するセンサ部を備えている。なお、このセンサ部は、変形に応じて抵抗値が変化するストレインゲージを用いて構成されている。

特開２００１−２１３０８号公報

しかしながら、上記ストレインゲージを用いる歪み検出装置では、歪みを検出する被設置物に設置された場合、検出精度を向上させるためには、被設置物に備えられた後にオフセット調整をする必要がある。そして、オフセット調整をするためには、別に調整回路等が必要になる場合がある。つまり、上記歪み検出装置では、検出精度を向上させるための構成が複雑になり易いという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、検出精度を向上させつつ、構成を簡略化できる歪み検出装置およびそれを用いた診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、歪みを検出する歪み検出装置であって、熱流束を検出するセンサ部（１０）と、センサ部を覆い、圧縮することで発熱すると共に伸張することで吸熱する弾性変形部材（２０）と、を備え、センサ部は、一面（１１０ａ）と一面と反対側の他面（１２０ａ）を有し、一面から他面に向かって熱流束が通過した際に正負の一方と極性となるセンサ信号を出力すると共に、他面から一面に向かって熱流束が通過した際に正負の他方の極性となるセンサ信号を出力する２つの熱流束センサ（１１ａ、１１ｂ）と、２つの熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体（１２）と、を有し、２つの熱流束センサは、互いの一面が対向するように配置され、弾性変形部材の変形によって発生する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。

これによれば、センサ部が熱流束センサを用いて構成され、センサ部を覆うように弾性変形部材が配置されている。このため、歪み検出装置は、被設置物に設置された直後は弾性変形部材の変形に応じたセンサ信号を出力するが、他の外力が印加されない場合、所定期間経過後にはセンサ部を通過する熱流束が存在しなくなるため、センサ信号が０となる。つまり、この歪み検出装置は、被設置物に設置された後にオフセット調整を行わなくても高精度な検出を行うことができ、オフセット調整を行う必要がないために構成の簡略化を図ることができる。

また、センサ部は、弾性変形部材に覆われているため、衝撃が直接印加されることがない。このため、衝撃に対する耐性を向上できる。

さらに、センサ部は、弾性変形部材の変形によって発生する熱流束を検出する。つまり、弾性変形部材は、センサ部を保護する機能と共に、センサ部を通過する熱流束を発生させる熱源としても機能する。このため、例えば、歪みによって熱流束を発生させる部材と、センサ部を保護する部材とを別々に備える場合と比較して、部品点数の削減を図ることができる。

また、センサ部は、２つの熱流束センサの一面が対向するように配置され、かつ２つの熱流束センサの間に熱緩衝体が備えられる構成されている。このため、歪み検出装置に発生する歪みを容易に検出できる。

例えば、弾性変形部材のうちの一方の熱流束センサを覆う部分が圧縮した場合には、当該一方の熱流束センサを他面から一面に向かって通過する熱流束が発生する。そして、一方の熱流束センサは、正負の一方の極性（例えば、正）のセンサ信号を出力する。この際、一方の熱流束センサを通過した熱流束は、熱緩衝体によって他方の熱流束センサを通過し難くなる。また、例えば、弾性変形部材のうちの他方の熱流束センサを覆う部分が圧縮した場合には、当該他方の熱流束センサを他面から一面に向かって通過する熱流束が発生する。そして、他方の熱流束センサは、正負の一方の極性（例えば、正）のセンサ信号を出力する。この際、他方の熱流束センサを通過した熱流束は、熱緩衝体によって一方の熱流束センサを通過し難くなる。したがって、弾性変形部材が圧縮した場合には、少なくともいずれか一方の熱流束センサから正負の一方の極性（例えば、正）のセンサ信号が出力される。反対に、弾性変形部材が伸張した場合には、少なくともいずれか一方の熱流束センサから正負の他方の極性（例えば、負）のセンサ信号が出力される。このため、センサ信号に基づき、弾性変形部材の変形を容易に検出できる。つまり、歪み検出装置に発生している歪みを容易に検出できる。

また、請求項３では、第１被締結部材（７１）および第２被締結部材（７２）が締結部（７３）によって締結された締結部品（７０）の締結状態を診断する診断装置であって、請求項１または２に記載の歪み検出装置と、締結部品の締結状態を診断する制御部（２）と、を備え、歪み検出装置は、第１被締結部材から第２被締結部材に渡って形成された孔部（７４）に、締結部品に発生する外力が印加されるように配置され、制御部は、歪み検出装置から出力されるセンサ信号と、所定の判定パラ―メータ（Ｖａ、Ｖｂ、ＤＰＸ１）とを比較することによって締結状態を診断するようにしている。

このように、請求項１に記載の歪み検出装置を用いて診断装置を構成することもできる。また、この診断装置は、既存の締結部品に対しては、孔部を形成すると共に歪み検出装置を当該孔部に配置し、制御部等を用意するのみで構成される。このため、上記診断装置は、既存の締結部品に対しても容易に適用することができる。

請求項４では、被対象物（Ｗ）を保持する保持装置（９０）の被対象物に対する保持状態を診断する診断装置であって、請求項１または２に記載の歪み検出装置と、保持装置の保持状態を診断する制御部（２）と、を備え、歪み検出装置は、保持装置における被対象物を保持する保持部（９２）を構成し、制御部は、歪み検出装置から出力されるセンサ信号と、所定の判定パラ―メータ（Ｖｃ、ＤＰＸ２）とを比較することによって保持状態を診断するようにしている。

このように、請求項４に記載の歪み検出装置を用いて診断装置を構成することもできる。また、この診断装置は、既存の保持装置に対して、保持部を歪み検出装置で構成し、制御部等を用意するのみで構成される。このため、上記診断装置は、既存の保持装置に対しても容易に適用することができる。

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。

第１実施形態における歪み検出装置の断面図である。 図１中のII−II線に沿った断面図である。 熱流束センサの構成を示す平面図である。 図３中のIV−IV線に沿った断面図である。 歪み検出装置に発生する発熱熱流束を説明するための図である。 歪み検出装置に発生する発熱熱流束を説明するための図である。 歪み検出装置に発生する発熱熱流束を説明するための図である。 歪み検出装置に発生する吸熱熱流束を説明するための図である。 歪み検出装置に発生する吸熱熱流束を説明するための図である。 歪み検出装置に発生する吸熱熱流束を説明するための図である。 第２実施形態における歪み検出装置の断面図である。 第３実施形態における診断装置および締結部品の断面模式図である。 第３実施形態における診断装置および締結部品の平面模式図である。 歪み検出装置に外力が印加された際のセンサ信号と、閾値との関係を示す図である。 第４実施形態における診断装置および保持装置の正面模式図である。 第４実施形態における診断装置および保持装置の平面模式図である。 保持装置が被対象物を把持する状態を示す模式図である。 保持装置が被対象物を把持した際のセンサ信号と、閾値との関係を示す図である。 他の実施形態におけるセンサ信号と、閾値との関係を示す図である。 他の実施形態におけるセンサ信号と、閾値との関係を示す図である。 他の実施形態における診断装置および締結部品の模式図である。 他の実施形態における歪み検出装置の断面図である。

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。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１および図２に示されるように、本実施形態の歪み検出装置１は、センサ部１０、弾性変形部材２０、支持部材３０、配線部材４０、容器５０等を備えた構成とされている。

センサ部１０は、２つの熱流束センサ１１および熱緩衝体１２を有し、２つの熱流束センサ１１の間に熱緩衝体１２が配置された構成とされている。本実施形態では、２つの熱流束センサ１１および熱緩衝体１２は、共に平板状とされ、それぞれ平面形状が等しくされている。

まず、本実施形態の熱流束センサ１１の構成について、図３および図４を参照しつつ説明する。なお、２つの熱流束センサ１１は、同じ構成とされている。また、図３では、後述する表面保護部材１１０を省略して示してある。

熱流束センサ１１は、図３および図４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。

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。

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１１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１１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。

そして、熱流束センサ１１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１１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１１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／ｍ^２が用いられる。

以下では、熱流束センサ１１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。また、２つの熱流束センサ１１において、一方を第１熱流束センサ１１ａともいい、他方を第２熱流束センサ１１ｂともいう。なお、図１および図２では、２つの熱流束センサ１１において、紙面左側の熱流束センサ１１が第１熱流束センサ１１ａとして示され、紙面右側の熱流束センサ１１が第２熱流束センサ１１ｂとして示されている。さらに、第１熱流束センサ１１ａから出力されるセンサ信号を第１センサ信号ともいい、第２熱流束センサ１１ｂから出力されるセンサ信号を第２センサ信号ともいう。

また、本実施形態の熱流束センサ１１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１１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１１の構成である。

熱緩衝体１２は、所定の熱容量を有するように、金属材料またはポリイミド樹脂材料等で構成されている。なお、具体的には後述するが、本実施形態では、各熱流束センサ１１を覆うように弾性変形部材２０が配置されており、弾性変形部材２０から各熱流束センサ１１を通過して熱緩衝体１２へ向かう熱流束が発生する場合がある。また、熱緩衝体１２は、２つの熱流束センサ１１の間に配置される。このため、熱緩衝体１２は、一方の熱流束センサ１１を通過した熱流束が他方の熱流束センサ１１を通過し難くなる所定の熱容量を有するように、材料や厚さ等が設定されている。つまり、熱緩衝体１２は、一方の熱流束センサ１１を通過した熱流束が他方の熱流束センサ１１に影響し難くなるように、材料や厚さ等が設定されている。

そして、センサ部１０は、上記のように、２つの熱流束センサ１１の間に熱緩衝体１２が配置された構成とされている。具体的には、図１および図２に示されるように、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、互いの一面１１０ａが対向するように配置され、各表面導体パターン１１１同士が内部配線６１を介して直列に接続されている。本実施形態では、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、支持部材３０と反対側にて内部配線６１を介して接続されている。

以上が本実施形態におけるセンサ部１０の構成であり、センサ部１０は、上記のように、熱流束に応じてセンサ信号を出力する熱流束センサ１１を用いて構成されている。このため、センサ部１０は、具体的には後述するが、弾性変形部材２０の変形量がサブミクロンオーダーであっても、弾性変形部材２０の変形に伴う熱流束を検出することにより、弾性変形部材２０の変形を検出することが可能となる。つまり、センサ部１０は、歪み検出装置１の微小な歪みを検出することが可能となるように構成されている。

弾性変形部材２０は、センサ部１０の全体を覆うように配置されており、例えば、ゴム、樹脂、弾性変形可能な金属材料等を用いて構成される。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。

支持部材３０は、センサ部１０を支持するものであり、例えば、中空部３０ａを有する筒状の熱収縮チューブ等が用いられる。本実施形態では、支持部材３０は、センサ部１０における一部分を中空部３０ａ内に収容することで当該センサ部１０を支持している。

配線部材４０は、センサ部１０と、図示しない外部の制御部等とを接続するものである。本実施形態では、配線部材４０は、一端部側が中空部３０ａ内で第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂにおける各裏面導体パターン１２１と電気的に接続され、他端側が図示しない制御部等と接続される。

容器５０は、外力が印加された際に弾性変形可能な材料で構成されている。本実施形態では、ステンレス等の金属材料で構成されるスプリングピンで構成されている。そして、容器５０は、弾性変形部材２０をほぼ覆うように配置されている。

以上が本実施形態における歪み検出装置１の構成である。次に、上記歪み検出装置１の基本的な作動について、図５Ａ〜図５Ｃ、および図６Ａ〜図６Ｃを参照しつつ説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｃおよび図６Ａ〜図６Ｃでは、容器５０等を省略して示している。

まず、上記歪み検出装置１は、容器５０に外力が印加されると、当該容器５０が変形することで弾性変形部材２０が変形する。つまり、弾性変形部材２０は、容器５０が歪むことで圧縮する。そして、弾性変形部材２０は、圧縮することで発熱する。

このため、図５Ａに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第１熱流束センサ１１ａを覆う部分が圧縮すると、歪み検出装置１には、圧縮した部分から第１熱流束センサ１１ａを通過して熱緩衝体１２へ向かう第１発熱熱流束ＨＦ１ａが発生する。つまり、歪み検出装置１には、第１熱流束センサ１１ａの他面１２０ａから一面１１０ａへ向かう第１発熱熱流束ＨＦ１ａが発生する。したがって、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号は、正の値となる。

また、図５Ｂに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第２熱流束センサ１１ｂを覆う部分が圧縮すると、歪み検出装置１には、圧縮した部分から第２熱流束センサ１１ｂを通過して熱緩衝体１２へ向かう第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生する。つまり、第２熱流束センサ１１ｂの他面１２０ａから一面１１０ａへ向かう第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生する。したがって、第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、正の値となる。

そして、図５Ｃに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第１熱流束センサ１１ａを覆う部分および第２熱流束センサ１１ｂを覆う部分が圧縮すると、歪み検出装置１には、第１発熱熱流束ＨＦ１ａおよび第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生する。したがって、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号、および第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、正の値となる。

また、上記のように、熱緩衝体１２は、弾性変形部材２０から一方の熱流束センサ１１を通過した熱流束が他方の熱流束センサ１１を通過し難くなる所定の熱容量を有する構成とされている。このため、例えば、図５Ａのように、第１熱流束センサ１１ａを通過する第１発熱熱流束ＨＦ１ａが発生した場合、第１発熱熱流束ＨＦ１ａは熱緩衝体１２によって第２熱流束センサ１１ｂを通過し難くなっている。つまり、図５Ａの場合には、第２熱流束センサ１１ｂを一面１１０ａから他面１２０ａに向かって通過する熱流束が発生し難くなっている。このため、第１発熱熱流束ＨＦ１ａが発生したとしても、第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、ほぼ０となる。

同様に、図５Ｂのように、第２熱流束センサ１１ｂを通過する第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生した場合、当該第２発熱熱流束ＨＦ１ｂは熱緩衝体１２によって第１熱流束センサ１１ａを通過し難くなっている。つまり、図５Ｂの場合には、第１熱流束センサ１１ａを一面１１０ａから他面１２０ａに向かって通過する熱流束が発生し難くなっている。このため、第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生したとしても、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号は、ほぼ０となる。

また、図５Ｃのように、第１発熱熱流束ＨＦ１ａおよび第２発熱熱流束ＨＦ１ｂが発生した場合、熱緩衝体１２により、一方の熱流束センサ１１を通過した発熱熱流束が他方の熱流束センサ１１を通過し難くなっている。したがって、図５Ｃの場合には、第１熱流束センサ１１ａから出力センサされる第１センサ信号、および第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、正の値となる。

そして、センサ部１０は、上記のように、第１熱流束センサ１１ａと第２熱流束センサ１１ｂとが直列に接続されている。このため、歪み検出装置１に外力が印加された際、つまり歪み検出装置１が歪んだ際には、センサ部１０は、第１センサ信号と第２センサ信号との和であるセンサ信号として、正の値を出力する。

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の単位時間当たりの温度変化の大きさは、単位時間当たりの圧縮量に比例する。つまり、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化は、圧縮量および変形速度に依存する。そして、第１、第２発熱熱流束ＨＦ１ａ、ＨＦ１ｂは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化が大きいほど弾性変形部材２０と熱緩衝体１２との間の温度差が大きくなるため、大きくなる。つまり、センサ部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。

また、上記歪み検出装置１は、容器５０に印加されていた外力が解放されると、容器５０の形状が復元することで弾性変形部材２０が復元する。そして、弾性変形部材２０は、復元することで吸熱する。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。

このため、図６Ａに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第１熱流束センサ１１ａを覆う部分が伸張すると、歪み検出装置１には、熱緩衝体１２から第１熱流束センサ１１ａを通過して弾性変形部材２０へ向かう第１吸熱熱流束ＨＦ２ａが発生する。つまり、歪み検出装置１には、第１熱流束センサ１１ａの一面１１０ａから他面１２０ａへ向かう第１吸熱熱流束ＨＦ２ａが発生する。したがって、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号は、負の値となる。

同様に、図６Ｂに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第２熱流束センサ１１ｂを覆う部分が伸張すると、歪み検出装置１には、熱緩衝体１２から第２熱流束センサ１１ｂを通過して弾性変形部材２０へ向かう第２吸熱熱流束ＨＦ２ｂが発生する。つまり、第２熱流束センサ１１ｂの一面１１０ａから他面１２０ａへ向かう第２吸熱熱流束ＨＦ２ｂが発生する。したがって、第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、負の値となる。

また、図６Ｃに示されるように、弾性変形部材２０のうちの第１熱流束センサ１１ａを覆う部分および第２熱流束センサ１１ｂを覆う部分が伸張すると、歪み検出装置１には、第１吸熱熱流束ＨＦ２ａおよび第２吸熱熱流束ＨＦ２ｂが発生する。したがって、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号、および第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、負の値となる。

なお、弾性変形部材２０が伸張していない場合には、熱緩衝体１２から弾性変形部材２０へ向かう吸熱熱流束は発生しない。このため、図６Ａの場合には、第２熱流束センサ１１ｂから出力される第２センサ信号は、ほぼ０となる。同様に、図６Ｂの場合には、第１熱流束センサ１１ａから出力される第１センサ信号は、ほぼ０となる。

そして、センサ部１０は、上記のように、第１熱流束センサ１１ａと第２熱流束センサ１１ｂとが直列に接続されている。このため、歪み検出装置１に印加されていた外力が解放された際、センサ部１０は、第１センサ信号と第２センサ信号との和であるセンサ信号として、負の値を出力する。

なお、弾性変形部材２０は、伸張することで吸熱して温度が低くなるが、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化の大きさは、単位時間当たりの伸張量に比例する。つまり、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化の大きさは、伸張量および変形速度に依存する。そして、第１、第２吸熱熱流束ＨＦ２ａ、ＨＦ２ｂは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの温度変化が大きいほど弾性変形部材２０と熱緩衝体１２との間の温度差が大きくなるため、大きくなる。つまり、センサ部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。

以上より、本実施形態の歪み検出装置１では、センサ部１０から出力されるセンサ信号の正負の極性に基づき、当該歪み検出装置１に外力が印加されているのか、または歪み検出装置１に印加されていた外力が解放されているのかを検出できる。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。言い換えると、熱流束の大きさは、容器５０に影響する外力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、歪み検出装置１に影響する外力の大きさも検出される。

なお、熱流束センサ１１は、熱流束に応じてセンサ信号を出力するため、熱流束が発生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、図５Ａ〜図５Ｃのように弾性変形部材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、熱緩衝体１２が徐々に弾性変形部材２０の温度に近づき、熱流束センサ１１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１１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。

つまり、例えば、歪み検出装置１を被設置物に設置する場合等において、歪み検出装置１は、被設置物に設置された際に図５Ａ〜図５Ｃのように弾性変形部材２０が圧縮されたとしても、所定期間経過後にセンサ信号が０となる。このため、本実施形態の歪み検出装置１では、被設置物に設置した後にオフセット調整を行う必要がない。

また、例えば、弾性変形部材２０が圧縮する場合、センサ部１０から出力されるセンサ信号は、弾性変形部材２０が圧縮されてから所定期間後にピーク値となり、その後は徐々に小さくなる。したがって、歪み検出装置１に印加される外力の大きさを検出する場合には、例えば、センサ信号のピーク値を用いて算出される。

以上説明したように、本実施形態の歪み検出装置１は、センサ部１０が熱流束センサ１１を用いて構成され、熱流束センサ１１を覆うように弾性変形部材２０が配置されている。そして、歪み検出装置１は、被設置物に設置された際、所定期間経過後にはセンサ信号が０となる。つまり、本実施形態の歪み検出装置１は、被設置物に設置された後にオフセット調整を行わなくても高精度な検出を行うことができ、さらにオフセット調整を行う必要がないために構成の簡略化を図ることができる。

また、歪み検出装置１は、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂを用いてセンサ部１０を構成し、弾性変形部材２０をセンサ部１０を囲むように配置している。このため、センサ部１０に外力等の衝撃が直接印加されることがなく、衝撃に対する耐性も向上できる。

また、歪み検出装置１の歪みは、弾性変形部材２０の変形によって発生する熱流束ＨＦ１ａ、ＨＦ１ｂ、ＨＦ２ａ、ＨＦ２ｂに基づいて検出される。つまり、弾性変形部材２０は、センサ部１０を保護する機能と共に、熱流束を発生させる熱源としても機能する。このため、例えば、歪みによって熱流束を発生させる部材と、センサ部を保護する部材とを別々に備える場合と比較して、部品点数の削減を図ることができる。

そして、センサ部１０は、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂの互いの一面１１０ａを対向して配置すると共に、第１熱流束センサ１１ａと第２熱流束センサ１１ｂとの間に熱緩衝体１２を配置した構成としている。このため、弾性変形部材２０が圧縮した際には、センサ信号が正の値となり、弾性変形部材２０が伸張した際には、センサ信号が負の値となる。したがって、本実施形態の歪み検出装置１では、センサ信号の正負の極性に基づいて歪み検出装置１の状態が容易に検出される。

さらに、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に依存する。つまり、熱流束の大きさは、歪み検出装置１に影響する外力の大きさに依存する。したがって、本実施形態の歪み検出装置１では、センサ信号の大きさ（すなわち、絶対値）に基づき、歪み検出装置１に影響する外力の大きさを容易に検出できる。

また、歪み検出装置１に発生する熱流束ＨＦ１ａ、ＨＦ１ｂ、ＨＦ２ａ、ＨＦ２ｂは、弾性変形部材２０の単位時間当たりの変形量に依存し、外部温度に依存しない。このため、本実施形態の歪み検出装置１では、外部温度を測定する温度センサや温度補正回路等を備える必要がなく、構成の簡素化を図ることもできる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、弾性変形部材２０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図７に示されるように、容器５０は、一端側に開口部５０ａが形成された有底筒状とされている。そして、容器５０の開口部は、支持部材３０によって閉塞されている。つまり、本実施形態では、容器５０は、密閉された状態となっている。

弾性変形部材２０は、グリスのような流動性を有する材料で構成されており、容器５０内に充填されている。

また、センサ部１０は、上記第１実施形態と同様の構成とされているが、第１熱流束センサ１１ａ、第２熱流束センサ１１ｂ、および熱緩衝体１２は、それぞれ第１実施形態より平面形状が小さくされている。

以上説明したように、本実施形態の歪み検出装置１では、弾性変形部材２０は、流動性を有する材料で構成されている。このため、歪み検出装置１は、容器５０の所定箇所に外力が印加されて弾性変形部材２０が圧縮する場合、パスカルの原理により、他の部分でも同様に弾性変形部材２０が圧縮し易くなる。例えば、第１熱流束センサ１１ａを覆う部分の弾性変形部材２０が圧縮する場合、第２熱流束センサ１１ｂを覆う部分の弾性変形部材２０も圧縮し易くなる。すなわち、上記図５Ｃのような状態となる。そして、歪み検出装置１は、外力が解放される場合、図６Ｃのような状態となる。このため、検出感度の向上を図ることができる。

また、このような歪み検出装置１では、弾性変形部材２０における各部分が同様に圧縮するため、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂの平面形状を小さくできる。このため、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂを構成する材料の削減を図ることができる。

なお、本実施形態では、グリスのような流動性を有する材料で弾性変形部材２０を構成する例について説明したが、弾性変形部材２０は、例えば、さらに流動性の高い液体で構成されるようにしてもよい。これによれば、弾性変形部材２０における各部分の圧縮量の差が小さくなり、さらに検出感度の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態の歪み検出装置１を用いて締結部品の締結状態を診断する診断装置を構成したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の診断装置は、第１被締結部材と第２被締結部材とが締結部によって締結されている締結部品の締結状態を診断するものである。まず、本実施形態の締結部品７０は、図８および図９に示されるように、第１被締結部材としての第１ベース部７１、第２被締結部材としての第２ベース部７２、締結部としてのボルト７３等を備えている。なお、図８中の締結部品７０は、図９中のVIII−VIII線に沿った断面図である。

第１ベース部７１は、例えば、ＳＵＳ３０３等の金属等で構成され、一面７１ａおよび当該一面７１ａと反対側の他面７１ｂを有している。そして、第１ベース部７１には、一面７１ａ側にボルト７３が挿入可能なボルト孔７１１が形成されている。ボルト孔７１１には、内壁面にネジ溝が形成されている。また、第１ベース部７１には、ボルト孔７１１とは別に、歪み検出装置１を挿入可能な挿入孔７１２が形成されている。

第２ベース部７２は、例えば、ＳＵＳ３０３等の金属等で構成され、一面７２ａおよび当該一面７２ａと反対側の他面７２ｂを有している。そして、第２ベース部７２には、一面７２ａと他面７２ｂとの間を貫通し、ボルト７３が挿入可能な貫通孔７２１が形成されている。また、第２ベース部７２には、貫通孔７２１とは別に、歪み検出装置１を挿入可能な差込孔７２２が形成されている。

なお、特に図示しないが、本実施形態では、第２ベース部７２には、ロボット等の可動部が搭載されている。そして、第２ベース部７２は、ロボット等を搭載するためのフランジ部にて構成されている。

ボルト７３は、例えば、ステンレス等の金属で構成され、頭部７３ａおよび軸部７３ｂを有するものが用いられる。頭部７３ａは、第２ベース部７２の一面７２ａに当接可能に形成されている。軸部７３ｂは、ボルト孔７１１および貫通孔７２１に挿入可能に形成されおり、頭部７３ａ側と反対側の外壁面にボルト孔７１１の内壁面に形成されたネジ溝とネジ結合可能なネジ溝が形成されている。

そして、締結部品７０は、第１ベース部７１の一面７１ａ上に第２ベース部７２が搭載され、ボルト７３によって第１ベース部７１と第２ベース部７２とが締結されることで構成されている。具体的には、第１ベース部７１の一面７１ａ上には、第２ベース部７２の他面７２ｂが第１ベース部７１の一面７１ａと対向し、かつボルト孔７１１と貫通孔７２１とが連通し、さらに挿入孔７１２と差込孔７２２とが連通するように、第２ベース部７２が搭載されている。そして、第１ベース部７１および第２ベース部７２は、貫通孔７２１を通じてボルト孔７１１にボルト７３が挿入され、ボルト孔７１１に形成されたネジ溝とボルト７３に形成されたネジ溝とがネジ結合されることによって締結されている。

なお、第１ベース部７１は、例えば、他面７１ｂ側が図示しないテーブルや座面等に当接されて固定される。また、以下では、第１ベース部７１に形成された挿入孔７１２および第２ベース部７２に形成された差込孔７２２を纏めて単に孔部７４ともいう。つまり、締結部品７０は、第２ベース部７２から第１ベース部７１に渡る孔部７４が形成されているともいえる。

以上が本実施形態における締結部品７０の構成である。診断装置８０は、上記歪み検出装置１と、制御部２と、表示部３とを備えている。

歪み検出装置１は、上記第１実施形態で説明した構成とされている。そして、歪み検出装置１は、締結部品７０に形成された孔部７４に挿入されて保持されている。本実施形態では、歪み検出装置１は、容器５０がスプリングピンで構成されている。このため、歪み検出装置１は、孔部７４に圧入されることにより、容器（すなわち、スプリングピン）５０の復元力によって当該孔部７４内に保持される。

また、本実施形態では、第２ベース部７２は、主に図８および図９中の矢印Ａ方向に沿って可動するロボット等の可動部が備えられている。そして、歪み検出装置１は、センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が可動部の主な可動方向と交差するように、孔部７４に配置される。つまり、歪み検出装置１は、可動部が可動した際、弾性変形部材２０のうちの熱流束センサ１１を覆う部分が変形し易くなるように孔部７４に配置される。このように歪み検出装置１が配置されることにより、第２ベース部７２が矢印Ａ方向に沿って可動すると、歪み検出装置１は、図５Ａの状態、図６Ａの状態、図５Ｂの状態、図６Ｂの状態を繰り返す。したがって、歪み検出装置１に印加される外力が高感度に検出される。なお、熱流束センサ１１の面方向とは、熱流束センサ１１における一面１１０ａまたは他面１２０ａの面方向のことである。

制御部２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２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２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。

具体的には、制御部２は、歪み検出装置１におけるセンサ部１０と配線部材４０を介して接続されており、センサ部１０からセンサ信号が入力される。そして、制御部２は、入力されるセンサ信号に基づき、締結部品７０の締結状態を診断する。本実施形態では、制御部２は、後述するように、センサ信号と閾値とを比較し、センサ信号が閾値以上であると判定すると締結状態が異常であると判定する。そして、制御部２は、締結部品７０の締結状態に異常があると判定すると、表示部３に異常制御信号を出力する。なお、本実施形態では、閾値が判定パラメータに相当する。

表示部３は、報知部を構成するものであり、液晶ディスプレイ等で構成されている。そして、表示部３は、制御部２から異常制御信号が入力されると、締結部品７０の締結状態が異常であることを報知する映像等を表示する。

以上が本実施形態における診断装置８０の構成である。次に、診断装置８０の作動の１例について説明する。

上記のような締結部品７０では、第１ベース部７１、第２ベース部７２、およびボルト７３の少なくとも１つに外力が発生すると、当該外力が歪み検出装置１に印加される。例えば、本実施形態では、第２ベース部７２に可動部が備えられている。このため、歪み検出装置１には、可動部が可動すると、当該可動部の可動に応じた外力が印加され、また当該可動部の可動に応じて印加されていた外力が解放される。

そして、歪み検出装置１は、上記のように、外力が印加されることで弾性変形部材２０が圧縮し、外力が解放されることで弾性変形部材２０が伸張する。これにより、歪み検出装置１は、外力に応じたセンサ信号を出力する。そして、制御部２は、センサ信号と閾値とを比較し、締結部品７０の締結状態を診断する。

具体的には、本実施形態の締結部品７０では、当該締結部品７０に外力が発生した際、ボルト７３が緩んでいる場合にはボルト７３に印加される外力が小さくなって歪み検出装置１に印加される外力が大きくなる。この場合、弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量が大きくなる。つまり、歪み検出装置１では、第１発熱熱流束ＦＨ１ａまたは第２発熱熱流束ＦＨ１ｂが大きくなる。したがって、歪み検出装置１から出力されるセンサ信号が大きくなる。

このため、制御部２は、センサ信号が閾値よりも大きいか否かを判定することにより、締結部品７０の締結状態が異常であるか否かの診断を行う。本実施形態では、図１０に示されるように、閾値として、第１閾値Ｖａと、第１閾値Ｖａより大きい第２閾値Ｖｂとが設定されている。なお、第１閾値Ｖａは、ボルト７３が緩みかかっている状態の閾値とされており、第２閾値Ｖｂは、ボルト７３が緩んで確認が必要な状態の閾値とされている。

したがって、制御部２は、センサ信号が第１閾値Ｖａよりも大きいか否かを判定し、センサ信号が第１閾値Ｖａよりも大きいと判定した場合には、センサ信号が第２閾値Ｖｂよりも大きいか否かを判定する。そして、制御部２は、センサ信号が第１閾値Ｖａより大きいと判定した場合、例えば、表示部３に、締結部品７０の確認を促すことを表示させるための異常制御信号を出力する。また、制御部２は、センサ信号が第２閾値Ｖｂより大きいと判定した場合、例えば、表示部３に、締結部品７０の確認が早急に必要であることを表示させるための異常制御信号を出力する。これにより、作業者は、締結部品７０の締結状態に異常が発生していることを認識でき、ボルト７３を締め直す等の必要な措置を実行することができる。

なお、本実施形態では、第１閾値Ｖａおよび第２閾値Ｖｂは、締結部品７０の締結状態が正常状態である際に得られるセンサ信号に基づいて設定される。歪み検出装置１が締結部品７０に備えられた後の弾性変形部材２０の圧縮量に基づいて第１閾値Ｖａおよび第２閾値Ｖｂが設定されることにより、さらに高精度な検出を行うことができるためである。言い換えると、弾性変形部材２０の初期の圧縮量が確定した後に１閾値Ｖａおよび第２閾値Ｖｂが設定されることにより、さらに高精度な検出を行うことができるためである。但し、第１閾値Ｖａおよび第２閾値Ｖｂは、予め設定された値とされていてもよい。

以上説明したように、歪み検出装置１を用い、締結部品７０の締結状態を診断する診断装置８０を構成することもできる。また、上記診断装置８０は、既存の締結部品７０に対しては、孔部７４を形成すると共に歪み検出装置１を当該孔部７４に配置し、制御部２および表示部３等を別に用意するのみで構成される。このため、上記診断装置８０は、既存の締結部品７０に対しても容易に適用することができる。

また、歪み検出装置１は、弾性変形部材２０のうちの熱流束センサ１１を覆う部分が変形し易くなるように孔部７４に配置されている。このため、診断装置８０の診断精度の向上を図ることができる。

なお、上記第３実施形態では、締結部品７０の締結状態を診断する診断装置８０について説明した。しかしながら、上記第３実施形態の構成は、診断装置８０を有する締結部品７０と捉えることもできる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態の歪み検出装置１を用いて保持装置の保持状態を診断する診断装置を構成したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の診断装置は、被対象物を保持する保持装置の保持状態を診断するものである。まず、本実施形態の保持装置９０は、図１１および図１２に示されるように、ベース部９１と、ベース部９１に保持された３つの爪部９２とを有する構成とされている。つまり、本実施形態の保持装置９０は、いわゆる３つ爪チャックである。

ベース部９１は、例えば、ＳＵＳ３０３等の金属等で構成され、一面９１ａ側に３つのガイド溝９１ｂが形成されている。本実施形態では、３つのガイド溝９１ｂは、一面９１ａにおける中心の近傍から一面９１ａにおける外縁に向かって形成されており、互いの隣合うガイド溝９１ｂとの成す角度が等しくされている。

そして、３つの爪部９２は、それぞれベース部９１の一面９１ａ側からガイド溝９１ｂに挿入され、ガイド溝９１ｂに沿って変位可能となるようにベース部９１に保持されている。つまり、３つの爪部９２は、それぞれ一面９１ａの中心近傍と一面９１ａの外縁との間を変位可能となるようにベース部９１に保持されている。そして、本実施形態では、各爪部９２は、上記歪み検出装置１にて構成されている。なお、本実施形態では、爪部９２が保持部に相当する。

以上が本実施形態における保持装置９０の構成である。そして、上記保持装置９０は、図１３に示されるように、各爪部９２がガイド溝９１ｂに沿って図１３中の矢印Ｂ方向にそれぞれ変位し、各爪部９２が被対象物Ｗと当接することにより、被対象物Ｗを把持して保持する。

本実施形態の診断装置８０は、図１１および図１２に示されるように、上記歪み検出装置１と、制御部２と、表示部３とを備えている。

歪み検出装置１は、上記第１実施形態で説明した構成とされており、上記のように爪部９２を構成している。また、図１３に示されるように、各爪部９２は、それぞれベース部９１の一面９１ａの中心側に位置する部分が被対象物Ｗに当接して被対象物Ｗを保持する。つまり、爪部９２には、ベース部９１の一面９１ａの中心側に位置する部分に外力としての反力が印加される。このため、本実施形態では、爪部９２を構成する歪み検出装置１は、センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が爪部９２の可動方向と交差するように、ベース部９１に備えられている。つまり、爪部９２を構成する歪み検出装置１は、弾性変形部材２０のうちの熱流束センサ１１を覆う部分が変形し易くなるようにベース部９１に備えられている。

制御部２および表示部３は、基本的には上記第３実施形態の制御部２および表示部３と同様の構成とされている。但し、本実施形態の制御部２は、具体的には後述するが、センサ信号が所定の閾値より小さいと判定すると、保持装置９０の保持状態が異常であると判定する。なお、本実施形態では、閾値が判定パラメータに相当する。

以上が本実施形態における診断装置８０の構成である。次に、診断装置８０の作動の１例について説明する。

上記のような保持装置９０は、各爪部９２が被対象物Ｗと当接し、各爪部９２が被対象物Ｗを把持することで保持する。この際、爪部９２には、被対象物Ｗと当接することによって外力としての反力が印加される。そして、保持装置９０は、爪部９２が歪み検出装置１で構成されているため、各爪部９２が被対象物Ｗと当接すると弾性変形部材２０が圧縮し、各爪部９２が被対象物Ｗから離れると弾性変形部材２０が伸張する。これにより、歪み検出装置１は、爪部９２の状況に応じたセンサ信号を出力する。そして、制御部２は、センサ信号と閾値とを比較し、保持装置９０の保持状態に異常が発生しているか否かの判定を実行する。

具体的には、例えば、１つの爪部９２が被対象物Ｗと適切に当接していない場合、当該爪部９２に印加される反力が小さくなる。この場合、被対象物Ｗと適切に当接していない爪部９２では、歪み検出装置１における弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量が小さくなる。つまり、被対象物Ｗと適切に当接していない爪部９２では、歪み検出装置１において、第１吸熱熱流束ＦＨ２ａまたは第２吸熱熱流束ＦＨ２ｂが小さくなる。したがって、この歪み検出装置１から出力されるセンサ信号は、小さくなる。

このため、制御部２は、センサ信号が閾値よりも大きいか否かを判定することにより、保持装置９０の保持状態が異常であるか否かの判定を行う。本実施形態では、図１４に示されるように、各歪み検出装置１から出力される各センサ信号が閾値Ｖｃよりも大きいか否かを判定することにより、保持装置９０の保持状態が異常であるか否かの診断を行う。そして、制御部２は、各歪み検出装置１から入力されるセンサ信号の少なくとも１つが閾値Ｖｃより小さいと判定した場合、例えば、表示部３に、被対象物Ｗが適切に保持されていないことを表示させるための異常制御信号を出力する。これにより、作業者は、被対象物Ｗが適切に保持されていないことを認識でき、爪部９２を交換する等の必要な措置を実行することができる。

なお、本実施形態における保持状態が異常であるか否かとは、保持装置９０が被対象物Ｗを適切に把持したか否かのことである。また、本実施形態では、閾値Ｖｃは、保持装置９０の保持状態が正常状態である際に得られるセンサ信号に基づいて設定される。歪み検出装置１が保持装置９０に備えられた後の弾性変形部材２０の圧縮量に基づいて閾値Ｖｃが設定されることにより、さらに高精度な検出を行うことができるためである。言い換えると、弾性変形部材２０の初期の圧縮量が確定した後に閾値Ｖｃが設定されることにより、さらに高精度な検出を行うことができるためである。但し、閾値Ｖｃは、予め設定された値とされていてもよい。

以上説明したように、歪み検出装置１を用い、保持装置９０の保持状態を診断する診断装置８０を構成することもできる。また、上記診断装置８０は、既存の保持装置９０に対して、爪部９２を歪み検出装置１で構成し、制御部２および表示部３等を別に用意するのみで構成される。このため、上記診断装置８０は、既存の保持装置９０に対しても容易に適用することができる。

また、歪み検出装置１は、弾性変形部材２０のうちの熱流束センサ１１を覆う部分が変形し易くなるようにベース部９１に備えられている。このため、診断装置８０の診断精度の向上を図ることができる。

なお、上記第４実施形態では、保持装置９０の保持状態を診断する診断装置８０について説明した。しかしながら、上記第４実施形態の構成は、診断装置８０を有する保持装置９０として捉えることもできる。

（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。

例えば、上記各実施形態において、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、一体化されていてもよい。つまり、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、１つの熱流束センサ１１を用意し、一面１１０ａが対向するように折り曲げられることで構成されていてもよい。

また、上記各実施形態において、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、互いの他面１２０ａが対向するように配置されていてもよい。この構成では、歪み検出装置１に外力が印加された場合にはセンサ信号が負の値となり、歪み検出装置１に印加されていた外力が解放された場合にはセンサ信号が正の値となる。このため、上記第３、第４実施形態では、適宜閾値の極性を変更すればよい。

さらに、上記各実施形態において、第１熱流束センサ１１ａと第２熱流束センサ１１ｂは直列に接続されていなくてもよい。つまり、上記第３、第４実施形態では、第１熱流束センサ１１ａおよび第２熱流束センサ１１ｂは、それぞれ制御部２に対して並列に接続されていてもよい。この場合、制御部２は、例えば、第１センサ信号および第２センサ信号との和を演算してセンサ信号とし、当該センサ信号を用いて上記診断を行うようにすればよい。

そして、上記各実施形態において、熱流束センサ１１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１１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１１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１１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。

さらに、上記第１、第３、第４実施形態において、容器５０が上記第２実施形態のように密封可能な構成とされている場合、弾性変形部材２０は、容器５０内にセンサ部１０を配置して樹脂やゴムを射出成型することで構成されていてもよい。弾性変形部材２０をこのように構成することにより、製造過程では、容器５０内の圧力によって当該容器５０が膨らんだ状態となる。そして、製造後には、容器５０の復元力によって弾性変形部材２０が圧縮された状態となる。つまり、弾性変形部材２０は、初期状態において圧縮された状態となる。これにより、弾性変形部材２０は、バネ定数が大きくなり、外力が印加、解放された際の発熱量、吸熱量が増加する。したがって、感度の向上を図ることができる。なお、上記第１、第３、第４実施形態では、容器５０から弾性変形部材２０に圧縮力が印加されるように当該容器５０を弾性変形部材２０に取り付けるようにしても、同様の効果を得ることができる。

また、上記第３、第４実施形態では、センサ信号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て異常判定を行うようにしてもよい。

さらに、上記第１、第３、第４実施形態では、容器５０は備えられていなくてもよい。例えば、上記第３実施形態では、弾性変形部材２０が孔部７４の壁面と当接していてもよい。

また、上記第４実施形態では、診断装置８０は、センサ信号が閾値より小さくなる場合に保持装置９０の保持状態が異常であると判定する例に説明したが、次のようにしてもよい。例えば、１つの爪部９２が被対象物Ｗと適切に当接していない場合、被対象物Ｗから他の爪部９２に印加される反力は大きくなる。このため、上記第３実施形態と同様に、診断装置８０は、センサ信号が所定の閾値より大きいか否かを判定することにより、保持装置９０の保持状態を診断するようにしてもよい。

さらに、上記第３、第４実施形態では、制御部２は、センサ信号が正の値である際に診断を行う例について説明した。つまり、上記第３、第４実施形態では、制御部２は、歪み検出装置１に外力が印加された際に診断を行う例について説明した。しかしながら、制御部２は、センサ信号が負の値の際に診断を行うようにしてもよい。つまり、制御部２は、歪み検出装置１に印加されている外力が解放される際に診断を行うようにしてもよい。このような構成とする場合には、上記第３、第４実施形態では、適宜閾値の極性を変更すればよい。

また、上記第３実施形態では、制御部２は、センサ信号が第１閾値Ｖａおよび第２閾値Ｖｂより大きいか否かを判定する例について説明した。しかしながら、制御部２は、センサ信号を１つの閾値のみと比較するようにしてもよい。そして、上記第４実施形態では、制御部２は、センサ信号と異なる２つの閾値とを比較するようにしてもよい。

また、上記第３、第４実施形態では、センサ信号を閾値と比較することによる診断方法を説明したが、診断方法は適宜変更可能である。例えば、上記第３、第４実施形態では、制御部２は、センサ信号のピーク幅を算出し、ピーク幅と所定の参照幅とを比較することによる診断を行うようにしてもよい。なお、この構成では、参照幅が判定パラメータに相当する。

すなわち、上記第３実施形態では、ボルト７３が緩むと歪み検出装置１に印加される外力が大きくなる。この場合、弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量および伸張量が大きくなり、センサ信号は、ピーク幅が大きくなる。したがって、図１５に示されるように、制御部２は、センサ信号が参照幅ＤＰＸ１より小さいピーク幅ＤＰ１の際に正常であると判定し、センサ信号が参照幅ＤＰＸ１より大きいピーク幅ＤＰ２である際に異常であると判定するようにしてもよい。

また、上記第４実施形態では、爪部９２が適切に被対象物Ｗに当接していない場合には、被対象物Ｗと適切に当接していない爪部９２に印加される外力が小さくなる。この場合、この爪部９２では、弾性変形部材２０の単位時間当たりの圧縮量および伸張量が小さくなり、センサ信号は、ピーク幅が小さくなる。したがって、図１６に示されるように、制御部２は、センサ信号が参照幅ＤＰＸ２より大きいピーク幅ＤＰ３である際に正常であると判定し、センサ信号が参照幅ＤＰＸ２より小さいピーク幅ＤＰ４である際に異常であると判定するようにしてもよい。

さらに、上記第３、第４実施形態では、制御部２は、特に図示しないが、センサ信号の波形を参照波形と比較し、例えば、参照波形に対する全体のずれが数十％以上である場合に異常であると判断してもよい。この場合、制御部２は、正常状態における複数のセンサ信号に基づいて参照波形を形成し、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。

また、上記第３実施形態では、第２ベース部７２に可動部が備えられた例を説明したが、例えば、第１ベース部７１に可動部が備えられていてもよい。このような締結部品７０であっても、歪み検出装置１に印加される外力は同様となるため、上記診断方法をそのまま適用できる。さらに、締結部品７０は、可動部が備えられない構成とされていてもよい。

さらに、上記第４実施形態では、制御部２は、保持装置９０が被対象物Ｗを適切に保持したか否かを診断する保持状態の診断について説明したが、さらに次の診断を行うようにしてもよい。すなわち、保持装置９０は、被対象物Ｗを所定期間保持し続けると、弾性変形部材２０と熱緩衝体１２との温度差が無くなる。このため、歪み検出装置１から出力されるセンサ信号は、０となる。そして、この状態で被対象物Ｗが滑り落ちたり、被対象物Ｗが何らかの部材に衝突等すると、歪み検出装置１に影響する外力が変化するため、センサ信号は、０と異なる値となる。したがって、制御部２は、保持装置９０が被対象物Ｗを保持してセンサ信号が０となった後は、センサ信号が０であるか否かを判定することにより、保持装置９０が適切に被対象物Ｗを保持し続けているか否かの判定を行うことができる。

なお、この場合は、センサ信号が０であるか否かを判定するため、０が判定パラメータとなる。但し、保持装置９０が適切に被対象物Ｗを保持し続けていたとしても、微小な大きさのセンサ信号が出力され得る。このため、制御部２は、０近傍の範囲を閾値として設定し、センサ信号が当該範囲内を超えているか否かを判定することにより、被対象物Ｗが適切に保持され続けているか否かを判定することが好ましい。これによれば、保持装置９０が被対象物Ｗを保持している際のセンサ信号が０となるため、異常判定の感度の向上を図ることができる。

また、上記第１実施形態の歪み検出装置１は、弾性変形部材２０を構成する材料によっては、弾性変形部材２０が主に変形する箇所によって検出感度が変化する可能性がある。例えば、歪み検出装置１は、第１、第２熱流束センサ１１ａ、１１ｂを覆う部分の弾性変形部材２０が変形した際の検出感度に対し、第１、第２熱流束センサ１１ａ、１１ｂを覆う部分と異なる部分の弾性変形部材２０が変形した際の検出感度が低くなる可能性がある。

このため、例えば、上記第３実施形態では、図１７に示されるように、診断装置８０は、２つの歪み検出装置１を備えるようにしてもよい。そして、２つの歪み検出装置１は、それぞれのセンサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が交差するように配置されるようにしてもよい。これによれば、各歪み検出装置１における熱流束センサ１１の面方向が交差するため、全体として検出感度が低下することを抑制できる。

また、図１８に示されるように、歪み検出装置１は、２つのセンサ部１０を備え、各センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が交差する構成とされていてもよい。このような構成では、弾性変形部材２０が圧縮または伸張した際、発生する熱流束がいずれかの熱流束センサ１１における一面１１０ａと他面１２０ａとの間を通過し易くなる。このため、弾性変形部材２０が変形する箇所によって検出感度が変化することを抑制できる。なお、図１８では、各センサ部１０で熱緩衝体１２が共用とされている例を示しているが、各センサ部１０の熱緩衝体１２は別々に備えられていてもよい。つまり、図２に示すセンサ部１０が２つ配置され、各センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が交差する構成とされていてもよい。

但し、上記歪み検出装置１は、弾性変形部材２０が主に変形する箇所によって検出感度が変化する可能性があるものの、歪みの検出を行うことは可能である。つまり、上記歪み検出装置１は、弾性変形部材２０が主に変形する箇所が熱流束センサ１１を覆う部分と異なる部分であっても、歪みの検出を行うことは可能である。このため、上記第３実施形態において、例えば、歪み検出装置１は、センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が可動部の主な可動方向と平行となるように、孔部７４に配置されていてもよい。同様に、上記第４実施形態において、例えば、歪み検出装置１は、センサ部１０における熱流束センサ１１の面方向が爪部９２の可動方向と平行となるように、ベース部９１に備えられていてもよい。

さらに、上記各実施形態を適宜組わせてもよい。例えば、上記第２実施形態を第３、第４実施形態に組み合わせ、弾性変形部材２０を流動性を有する材料で構成するようにしてもよい。

（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、歪み検出装置は、熱流束を検出するセンサ部と、センサ部を覆い、圧縮することで発熱すると共に伸張することで吸熱する弾性変形部材と、を備える。センサ部は、一面と当該一面と反対側の他面を有し、一面から他面に向かって熱流束が通過した際に正負の一方と極性となるセンサ信号を出力し、他面から一面に向かって熱流束が通過した際に正負の他方の極性となるセンサ信号を出力する２つの熱流束センサを有している。また、センサ部は、２つの熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体を有している。そして、２つの熱流束センサは、互いの一面が対向するように配置され、弾性変形部材の変形によって発生する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。

また、第２の観点によれば、歪み検出装置は、弾性変形部材を覆う容器を有し、弾性変形部材は、流動性を有する材料で構成され、容器内に充填されている。

これによれば、歪み検出装置は、容器の所定箇所に外力が印加されて弾性変形部材が圧縮する場合、パスカルの原理により、他の部分でも同様に弾性変形部材が圧縮し易くなる。このため、検出感度の向上を図ることができる。

また、第３の観点によれば、第１被締結部材および第２被締結部材が締結部によって締結された締結部品の締結状態を診断する診断装置は、上述の歪み検出装置と、締結部品の締結状態を診断する制御部と、を備える。そして、歪み検出装置は、第１被締結部材から第２被締結部材に渡って形成された孔部に、締結部品に発生する外力が印加されるように配置される。制御部は、歪み検出装置から出力されるセンサ信号と、所定の判定パラ―メータとを比較することによって締結状態を診断するように構成される。

また、第４の観点によれば、被対象物を保持する保持装置の被対象物に対する保持状態を診断する診断装置は、上述の歪み検出装置と、保持装置の保持状態を診断する制御部と、を備える。そして、歪み検出装置は、保持装置における被対象物を保持する保持部を構成するように配置される。制御部は、歪み検出装置から出力されるセンサ信号と、所定の判定パラ―メータとを比較することによって保持状態を診断するように構成される。

１ 歪み検出装置
１０ センサ部
１１ａ 第１熱流束センサ
１１ｂ 第２熱流束センサ
１２ 熱緩衝体
１１０ａ 一面
１２０ａ 他面

Claims (4)

1. 歪みを検出する歪み検出装置であって、
   熱流束を検出するセンサ部（１０）と、
   前記センサ部を覆い、圧縮することで発熱すると共に伸張することで吸熱する弾性変形部材（２０）と、を備え、
   前記センサ部は、
   一面（１１０ａ）と前記一面と反対側の他面（１２０ａ）を有し、前記一面から前記他面に向かって熱流束が通過した際に正負の一方と極性となるセンサ信号を出力すると共に、前記他面から前記一面に向かって熱流束が通過した際に正負の他方の極性となるセンサ信号を出力する２つの熱流束センサ（１１ａ、１１ｂ）と、
   前記２つの熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体（１２）と、を有し、
   前記２つの熱流束センサは、互いの前記一面が対向するように配置され、前記弾性変形部材の変形によって発生する熱流束に応じたセンサ信号を出力する歪み検出装置。
2. 前記弾性変形部材を覆う容器（５０）を有し、
   前記弾性変形部材は、流動性を有する材料で構成され、前記容器内に充填されている請求項１に記載の歪み検出装置。
3. 第１被締結部材（７１）および第２被締結部材（７２）が締結部（７３）によって締結された締結部品（７０）の締結状態を診断する診断装置であって、
   請求項１または２に記載の歪み検出装置と、
   前記締結部品の締結状態を診断する制御部（２）と、を備え、
   前記歪み検出装置は、前記第１被締結部材から前記第２被締結部材に渡って形成された孔部（７４）に、前記締結部品に発生する外力が印加されるように配置され、
   前記制御部は、前記歪み検出装置から出力される前記センサ信号と、所定の判定パラ―メータ（Ｖａ、Ｖｂ、ＤＰＸ１）とを比較することによって前記締結状態を診断する診断装置。
4. 被対象物（Ｗ）を保持する保持装置（９０）の前記被対象物に対する保持状態を診断する診断装置であって、
   請求項１または２に記載の歪み検出装置と、
   前記保持装置の保持状態を診断する制御部（２）と、を備え、
   前記歪み検出装置は、前記保持装置における前記被対象物を保持する保持部（９２）を構成し、
   前記制御部は、前記歪み検出装置から出力される前記センサ信号と、所定の判定パラ―メータ（Ｖｃ、ＤＰＸ２）とを比較することによって前記保持状態を診断する診断装置。

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