[發明專利]表面壓力計測裝置

有效

• 申請號: 201710616964.2
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107687913B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 細井勉;岡本亮太郎;福田隆博;三浦進一
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;張謨煜

一種表面壓力計測裝置，具備抵接板、升降器、探針、壓電致動器以及控制器。在抵接板，在抵接于對象物的抵接面設有針孔。升降器以將對象物壓縮至預定的厚度的方式使對象物抵接于抵接面。探針以能夠在針孔的軸向上移動的方式插通于針孔。壓電致動器，在升降器使對象物抵接于抵接面的期間，克服探針從對象物所承受的反力而將頂端面保持為與抵接面共面。控制器根據施加于探針的載荷和探針的頂端面的面積，算出對象物的局部的表面壓力。

技術領域

本說明書公開表面壓力計測裝置。

背景技術

有欲計測對對象物施加了預定的載荷時或將對象物壓縮成了預定的厚度時的對象物表面的局部的表面壓力這樣的要求。例如，有時計測將用橡膠制成的襯墊(英文：gasket)壓縮成了預定的厚度時的襯墊的局部的特定部分的表面壓力。計測對象物的表面壓力的裝置被在例如日本特開2009-68991、日本特開2012-21924中公開。

日本特開2009-68991的表面壓力計測裝置具備：具有多個凸部的片和在承受壓力時顯色的壓力測定材料。壓力測定材料根據壓力的大小而顏色變化。關于該表面壓力計測裝置，在片的多個凸部的頭頂面貼附壓力測定材料，將片按壓于對象物。根據壓力測定部件的顏色，來判明施加于各凸部的表面壓力。關于日本特開2012-21924的表面壓力計測裝置，將多個探針以它們的頂端形成平面的方式配置成二維狀。將對象物按壓于多個探針的頂端。日本特開2012-21924的表面壓力計測裝置能夠根據施加于各探針的載荷來獲得對象物的表面的表面壓力分布。

發明內容

在日本特開2009-68991的表面壓力計測裝置中，壓力測定材料需要一定程度的面積，不適于對象物的表面的極小的局部的表面壓力的計測。日本特開2012-21924的表面壓力計測裝置將多個探針二維排列。計測表面壓力分布時的位置分辨率(英文：位置分解能)依存于探針的粗細。例如在以數十微米的分辨率來計測表面壓力分布中，必須將數十微米的直徑的多個探針密集地二維配置。因此，日本特開2012-21924的表面壓力計測裝置也不適于對象物的表面的極小的局部的表面壓力的計測。在將日本特開2012-21924的表面壓力計測裝置的探針僅設為1根的情況下，施加于對象物整體的載荷即成為施加于探針的載荷，因此無法計測將對象物整體壓縮成了預定的厚度時的局部的表面壓力。本說明書所公開的技術提供一種表面壓力計測裝置，該表面壓力計測裝置能夠計測對對象物施加了預定的載荷時或將對象物壓縮成了預定的厚度時的對象物表面的極小的局部的表面壓力。

本說明書所公開的表面壓力計測裝置具備：被抵接于對象物的抵接板、第1致動器、第2致動器、探針、載荷傳感器以及控制器。抵接板具有抵接于對象物的抵接面，在抵接面設有孔。第1致動器構成為，使對象物以預定的載荷抵接于抵接面。或者，第1致動器構成為，以將對象物壓縮至預定的厚度的方式使對象物抵接于抵接面。探針具有在抵接面側露出的頂端面，且以能夠在孔的軸向上移動的方式插通于抵接板的孔。第2致動器支承探針。第2致動器構成為，在第1致動器使對象物抵接于抵接面的期間，克服探針從對象物所承受的反力而將探針的頂端面保持為與抵接面共面。載荷傳感器構成為，計測在第2致動器將探針的頂端面保持為與抵接面共面時施加于探針的載荷。控制器構成為，根據載荷傳感器的計測值和探針的頂端面的面積來算出施加于探針的頂端面的表面壓力。該表面壓力是對象物的與探針抵接的部位的局部的表面壓力。

在上述表面壓力計測裝置中，從孔露出的探針的頂端面和抵接板的抵接面被保持為共面。在包括探針的頂端面的抵接板的抵接面對對象物整體施加載荷的期間，控制器計測對象物的抵接于探針的頂端面的部位的表面壓力。上述的表面壓力計測裝置能夠計測抵接板對對象物整體施加了預定的載荷時的(或者將對象物整體壓縮成預定的厚度時的)1根探針的頂端面所抵接的局部的部位的表面壓力。越減小抵接板的孔的直徑和探針的頂端面的面積，則越能夠計測對象物表面的極小的局部的表面壓力。

此外，探針的頂端面與抵接面的“共面”的精度依存于所要求的表面壓力的計測精度。所要求的表面壓力的計測精度越高，則探針的頂端面與抵接面的“共面”程度所容許的誤差越小。