JPH02641Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、被測定対象物に取付けて該被測定対
象物に生ずるひずみを検出し、そのひずみに相応
する電気的出力信号を送出するひずみ検出器に関
するものである。

この種のひずみ検出器によつて、例えば、圧縮
ひずみを検出しこれをひずみ測定器によつて測定
する場合、起歪板特に起歪部に座屈現象が生じて
正確なひずみ測定ができないことがある。そのた
め、従来のひずみ検出器の中には、起歪板の起歪
部（受感部）を中空厚肉円筒状あるいは断面正方
形状に形成して断面形状を大きくすることによつ
て起歪板の座屈を防止するようにしたものがあ
る。

しかしながら、このような従来のひずみ検出器
では、起歪部断面を大きくとつてあるため被測定
対象物の取付面に凹凸（例えば、鋳物のいわゆる
黒皮面などの粗面）があると、ひずみ検出器を取
付けたとき、ひずみ検出器に曲げ力が作用しその
曲げ力による出力が相当量含まれてしまい、本来
測定すべき被測定対象物の引張ひずみまたは圧縮
ひずみを正確に測定することができないばかりで
なく、極端な場合には、取付段階で測定範囲を大
幅に超えてしまい測定不能に陥ることさえあつ
た。このような事態を回避するために従来は、被
測定対象物のひずみ検出器取付面を平滑平面に仕
上げ且つ取付ボルト穴あるいはねじ穴をリーマあ
るいは精密タツプなどにより精密に仕上げでいた
が、このような作業のために特別の治工具類が必
要となり、また多くの時間を費し、治工具費、人
件費などが嵩む要因となつていた。

また、上記従来のひずみ検出器は、座屈を防止
すべく受感部断面を大きくとつているため、剛性
が高くなりその結果、被測定対象物の剛性が小さ
い例えば、薄い板材、プラスチツク等のひずみ
は、ひずみ検出器自体の剛性で支えてしまうた
め、正確なひずみ検出が困難であつた。更にま
た、上記従来のひずみ検出器の製作において、丸
棒や角材を切削して起歪部を形成することになる
ので、加工コストも高くならざるを得なかつた。

本考案は、上記事情に鑑みなされたもので、製
作および被測定対象物への取付けが容易であると
共に、圧縮および引張りに対する剛性は小さく、
圧縮に対する座屈に強く、また曲げに対する影響
を殆んど受けず、従つて被測定対象物のひずみ検
出器取付面をさほど密に仕上げる必要がなく、ひ
ずみ検出器自体を安価に製作できるのみならず治
工具類や取付に伴う人件費を節減し得るひずみ検
出器を提供することを目的としている。

このような考案の目的は、中央部に幅狭の起歪
部が形成され荷重方向の両端部近傍にそれぞれ円
孔が穿設された薄板状の起歪板と、前記起歪部の
表面および裏面に、荷重方向とこれと直交する方
向にゲージ軸を向けてそれぞれ添着されたひずみ
ゲージと、前記起歪板より薄肉の薄板状をなし且
つ平面より見て該起歪板と同程度の大きさを有
し、それぞれ中央部に前記起歪部よりも充分大き
な透孔が形成されると共に前記起歪板の円孔に対
応する位置にそれぞれ円孔が穿設され、荷重方向
に直交する方向の両端部が同じ向きに略直角に折
曲されて座屈を防ぐ補強リブが形成され、前記起
歪板を表面および裏面から挟むようにそれぞれの
前記補強リブが形成された面が外側になるように
して重ねられた同一形状をなす２枚の補強板と、
前記のようにして重ねられた前記起歪板と前記２
枚の補強板とをその両端部に穿設された前記円孔
に嵌入されてその両端部を固着し、被測定対象物
に取付けるためのボルト挿通孔が穿設された固定
部材と、この固定部材によつて固着された２枚の
補強板の少なくとも各外側板面および前記透孔に
臨む前記起歪板並びに前記複数のひずみゲージを
覆い且つ前記補強リブの高さとほぼ同一高さとな
るように充填材を充填固化させてなる、弾性率が
前記起歪板より充分小さなモールド体とをもつて
構成することにより達成される。

以下本考案の実施例を図面に基づき詳述する。

第１乃至第５図は、いずれも本考案の一実施例
の構成を示すもので、このうち、第１図は分解斜
視図、第２図は平面図、第３図は、第２図Ａ−Ａ
線矢視方向断面図、第４図は正面図、第５図は第
２図Ｂ−Ｂ線矢視方向断面図である。

第１図乃至第５図において、１は薄板材からな
る起歪板であり、この起歪板１には、中央部に幅
狭に（換言すれば、断面形状が小さく）形成され
た起歪部１ａが設けられ、長手方向（荷重方向）
の両端部近傍には円形状の透孔１ｂ，１ｂがそれ
ぞれ穿設されており更に前記起歪部１ａ中央の表
裏に各２枚のひずみゲージSGが接着等の手段に
よつて添着されている。

２は、起歪板１より薄肉の板状をなし、且つ平
面より見て起歪板１と同程度の大きさを有する補
強板であり、この補強板２の中央部には上記起歪
板１に添着されたひずみゲージSGの添着面積よ
りも充分大きな矩形状の透孔２ａが穿設されて、
補強板２の長手方向（荷重方向）両端部近傍に
は、上記起歪板１に設けられた２つの透孔１ｂと
同一間隔、同一径の円孔２ｂが穿設され、この補
強板２の短辺方向（荷重方向に直交する方向）の
両端縁にはそれぞれ同じ側へ90゜折曲された座屈
防止用の補強リブ２ｃが設けられている。この補
強板２は、添付図面、特に第３図と第５図に示す
ように、起歪板１よりも薄肉の板材を素材とし
て、例えばプレスマシンによつて透孔２ａおよび
２ｂは打抜かれ、補強リブ２ｃは折曲げ成形され
る。

３は、固定部材であり、中心にひずみ検出器取
付用のボルト挿通孔としての円孔３ｃを穿設され
た鍔付円筒体３ａとこの鍔付円筒体３ａの円筒部
に嵌合する内径を有し鍔部と同一外径を有するリ
ング体３ｂからなり、次述するように起歪板１と
補強板２とを固着する役目をはたす。

第３図および第５図において、４は、エポキシ
樹脂、合成ゴムなどの硬質充填材を硬化させてな
る座屈防止のためのモールド体で、弾性率は起歪
板１よりも充分小さく、例えば、起歪板１の1/10
以下のものが選ばれる。

このような構成からなるひずみ検出器５は、次
のようにして組立てられる。

先ず、第１図に示すところより推測がつくよう
に、二枚の補強板２の補強リブ２ｃが設けられて
いる面とは反対側の面を共に起歪板１にそれぞれ
当接させて起歪板１を挟むように重ね合わせ、一
方の固定部材３である鍔付円筒体３ａの円筒部を
補強板２の各円孔２ｂおよび起歪板１の各透孔１
ｂに嵌入し、反対側の補強板２の外方に突出さ
せ、次にリング体３ｂをこの突出した円筒部に嵌
入した後、該円筒部をカシメ、起歪板１と２枚の
補強板２とをその両端部近傍において共に固着
し、一体化する。

このようにして一体化されたひずみ検出器５の
２枚の補強板２の補強リブ２ｃが設けられている
板面上に前記エポキシ樹脂等の充填材を、補強リ
ブ２ｃの高さとほぼ同一高さになる程度充填しこ
れを固化させてモールド体４を形成する。このと
き、充填材は、起歪板１の起歪部１ａ、ひずみゲ
ージSG、固定部材３の周辺部にも流れ込み、こ
れらはいわばモールド体４を介して一体化される
ことになる。この状態を第２図〜第５図において
示している。

このように構成してなる本考案の作用につき説
明するに、先ず、被測定対象物にひずみ検出器５
を取付けるボルト（図示せず）の穴またはねじ穴
を形設し、該ボルトを固定部材３に設けられた円
孔３ｃに挿通し、被測定対象物に設けられた例え
ば前記ねじ穴に捻じ込むことによつて、ひずみ検
出器５を被測定対象物に取付ける。

この被測定対象物に仮に圧縮荷重がかかつた場
合には、取付ボルト（図示せず）、ひずみ検出器
５の固定部材３を介して起歪板１、２枚の補強板
２およびモールド体４に伝達されこれらが圧縮さ
れて、長手方向（荷重方向）に縮み、幅方向（荷
重方向に直交する方向）に伸びる。これにより起
歪板１の起歪部１ａの表面および裏面に添着され
た各２枚のひずみゲージSGも起歪部１ａの縮み
または伸びに応じて変形する。一般にひずみゲー
ジSGは、起歪部１ａの表面および裏面に荷重方
向並びにこれと直交する方向に添着され、これら
４枚のひずみゲージによつてホイートストンブリ
ツジが構成される。従つて、このブリツジの出力
端からは、起歪部１ａのひずみ（この場合圧縮ひ
ずみ）に相応した出力信号を送出するので、これ
をひずみ測定器（図示せず）によつて、ひずみ量
を測定することができる。この圧縮ひずみを上述
の実施例によるひずみ検出器により検出する場合
において、ひずみ検出器５に加わる圧縮力を補強
板２でも受けるように構成してあるので、この補
強板２の曲げ剛性の大きな補強リブ２ｃによつて
座屈を防止することができる。

また、補強リブ２ｃの高さとほぼ同じ程度の高
さ（厚み）を持つ１対（両面）のモールド体４に
よつてひずみ検出器５の起歪部１ａに対応する部
分の断面を大きく形成してあるので、このモール
ド体４も曲げ剛性に対しては起歪部１ａよりもは
るかに大きく、従つてこのモールド体４も座屈に
対して有効に作用する。従つて、大きな圧縮ひず
みが生じるような場合でも座屈がなく、正確なひ
ずみ量を検出することができる。

一方、引張ひずみの検出に際しても同様（座屈
は無関係であるが）にして測定することができ
る。

また、起歪部１ａは幅狭に形成され、補強板２
は上述したように起歪板１よりも薄い肉厚を有す
る薄板材をもつて、しかも中央部には透孔２ａが
形成され（もつとも透孔２ａは、補強板２と起歪
板１とを重ね合わせたとき、ひずみゲージSGに
補強板２が接触しないように形成したいわば逃げ
としての透孔でもある）、モールド体４は、起歪
板１より弾性率がはるかに小さい（例えば1/10以
下）材質よりなる充填材で形成されている。この
ため、従来のように起歪部を中空厚肉円筒状ある
いは、断面正方形状に形成して断面形状を大きく
することによつて座屈を防止するようにしたもの
に比べて、同じ座屈強さとしたひずみ検出器５全
体としての剛性はかなり小さく、従つて、薄い板
材やプラスチツクなどの剛性の小さい被測定対象
物の圧縮ひずみの検出が可能である。

更にまた、ひずみ検出器５を被測定対象物に取
付けるに際して、取付面がある程度粗面であつた
り、被測定対象物に設けられた２つのボルト取付
穴が正しく平行に穿設されていない場合には、ひ
ずみ検出器５に曲げが作用し、起歪板１も曲げら
れるが、ひずみゲージSGはある厚みをもつたひ
ずみ検出器５の厚み方向の中心部に位置する起歪
部１ａに添着されており且つこの起歪板１は２枚
の補強板２，２でサンドイツチ状に重ねられ、更
にモールド体４も両面（図において上下面）に対
称に形成されており、結局、起歪板１は断面中心
すなわち、曲げ中心にあることになり、曲げが作
用しても曲げ応力は零に近いので、ひずみゲージ
SGからは曲げ出力は殆んど送出されない。従つ
て、例えば、多少の粗面でなる被測定対象物にひ
ずみ検出器を直接取付けることができ、取付け作
業が頗る容易になる。このことをより具体的に説
明すれば、例えば、被測定対象物に穿設された上
述の２つのボルト穴が正しく平行でなかつたり、
あるいは、経時変化等により不平行となると両側
の固定部材３，３の中心軸も不平行となるので、
ひずみ検出器５全体が第４図において、上側に凸
または下側に凸に湾曲する。例えば、上に凸にひ
ずみ検出器５が湾曲したとすると、起歪板１、２
枚の補強板２、モールド体４とからなる相当の厚
みを有するひずみ検出器５の上表面、即ちモール
ド体４の上表面は引張りひずみ（引張応力）が生
じ、ひずみ検出器５の下表面、即ちモールド体４
の下表面は、圧縮ひずみ（圧縮応力）が生じるが
起歪板１（起歪部１ａ）は断面中心にありしかも
その厚さは薄く材料力学上の中立面（Neutral
surface）、即ち曲げ中心にあるため、圧縮ひず
み、引張りひずみのいずれも殆ど生じない。従つ
て、この曲げ中心にある起歪部１ａの上下面に添
着されたひずみゲージSGからは、曲げによる出
力は送出されない。従つて、このひずみ測定器５
は、多少の粗面でなる被測定対象物に直接取付け
ることができ、取付作業が頗る容易となるわけで
ある。

さらに、ひずみゲージSGを起歪部１ａの表面
および裏面に荷重方向とこれと直交する方向にそ
れぞれゲージ軸を向けて添着してあるので、上記
起歪部１ａの表面および裏面の対応する位置に添
着されているひずみゲージ同士をホイートストン
ブリツジの対辺同士にそれぞれ接続することによ
り、万一起歪部１ａが大きく湾曲しても、電気的
にキヤンセルされるので、その湾曲の影響は生じ
ない。

また、ひずみゲージSGは、モールド体４によ
り被われるので、外気と遮断された吸湿による絶
縁低下を防止できる。

更にまた、起歪板１および補強板２は、薄板材
を打抜き、折曲げ成形するだけでよいので、プレ
スマシンによつて簡単に加工でき製造コストを低
減化することができる。

なお、本考案は、上述の実施例に限定されるも
のではなく種々変形して実施できるものである。

例えばひずみ検出器５自体を第６図、第７図に
示すように例えば、プラスチツクよりなるケース
６に収納させて使用することができる。この場
合、ケース６はひずみ検出器５が余裕をもつて収
納できる大きさとされ、固定部材３の一部が突出
できる円形状の透孔６ａが形設され、一端部に
は、ひずみゲージに生じたひずみ出力を導出し、
ひずみ測定器に伝達するケーブル７が接続され
る。

以上詳述したように、本考案によれば、以下に
挙げる種々の効果を奏するひずみ検出器を提供す
ることができる。

先ず、第１に、起歪板および補強板のいずれも
が薄板状であり、外形の成形加工、補強リブの折
曲げ加工および円孔や透孔の孔開け加工がプレス
マシーンで容易に行え、従つて安価に製作するこ
とができる。

第２に、起歪板自体が薄板状をなし、しかも起
歪部は幅狭に形成されているため断面は極めて小
さく、また補強板は、起歪板よりも薄肉とされ、
しかも起歪部に相対する部分は起歪部より大きな
透孔が形成されているため起歪部よりさらにその
断面は小さく、またモールド体は、その断面は起
歪部および補強板よりも大きいものの、起歪板に
比べ弾性率が充分小さいために、引張および圧縮
に対する剛性は小さい。従つて、従来のものでは
不可能であつた薄い板材やプラスチツクなどの剛
性の小さい被測定対象物の引張ひずみおよび圧縮
ひずみを高感度に検出することができる。

第３に、２枚の補強板は、それぞれの補強リブ
が起歪板を挟んで反対側になるように積層してあ
るため、曲げ剛性が起歪板に比べて格段に大き
く、その上、モールド体は、上述したように補強
板の補強リブの高さとほぼ同一程度の高さに形成
してあり、起歪板の断面に比べはるかに大きいた
め、曲げ剛性は起歪板よりもはるかに大きい。そ
のため、引張り剛性および圧縮剛性が小さいにも
拘らず圧縮に対する座屈には強い特性を有する。
従つて、特に、従来は困難視されていた、剛性の
小さい被測定対象物の圧縮ひずみを座屈を生じる
ことなく、高精度に検出することができる。

第４に、薄板状の起歪板を中心としてその両側
に１対の補強板を、その補強リブを外側にして積
層した構成としてあるため、起歪板は断面中心、
すなわち曲げの中立面にあることになり、曲げ力
が作用しても曲げ応力は零に近く、従つて、多少
の粗面でなる被測定対象物にひずみ検出器を取付
けても、従来のようにひずみ検出出力中に曲げ力
による出力が混入することがなく、引張ひずみま
たは圧縮ひずみのみに対応した出力を得ることが
でき、従つて被測定物のひずみ検出器取付面をさ
ほど精密に仕上げる必要がなく、治工具類や取付
に伴う人件費を大幅に節減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、いずれも本考案の一実施
例の構成を示すもので、このうち、第１図は分解
斜視図、第２図は平面図、第３図は第２図Ａ−Ａ
線矢視方向断面図、第４図は正面図、第５図は第
２図Ｂ−Ｂ線矢視方向断面図、第６図および第７
図は本考案に係るひずみ検出器をケース内に収納
した状態を示す平面図および正面図である。 １……起歪板、１ａ……起歪部、１ｂ，２ａ…
…透孔、２ｂ……円孔、２……補強板、２ｃ……
補強リブ、３……固定部材、４……モールド体、
５……ひずみ検出器、６……ケース、７……ケー
ブル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中央部に幅狭の起歪部が形成され荷重方向の両
   端部近傍にそれぞれ円孔が穿設された薄板状の起
   歪板と、前記起歪部の表面および裏面に、荷重方
   向とこれと直交する方向にゲージ軸を向けてそれ
   ぞれ添着されたひずみゲージと、前記起歪板より
   薄肉の薄板状をなし且つ平面より見て該起歪板と
   同程度の大きさを有し、それぞれ中央部に前記起
   歪部よりも充分大きな透孔が形成されると共に前
   記起歪板の円孔に対応する位置にそれぞれ円孔が
   穿設され、荷重方向に直交する方向の両端部が同
   じ向きに略直角に折曲されて座屈を防ぐ補強リブ
   が形成され、前記起歪板を表面および裏面から挟
   むようにそれぞれの前記補強リブが形成された面
   が外側になるようにして重ねられた同一形状をな
   す２枚の補強板と、前記のようにして重ねられた
   前記起歪板と前記２枚の補強板とをその両端部に
   穿設された前記円孔に嵌入されてその両端部を固
   着し、被測定対象物に取付けるためのボルト挿通
   孔が穿設された固定部材と、この固定部材によつ
   て固着された２枚の補強板の少なくとも各外側板
   面および前記透孔に臨む前記起歪板並びに前記複
   数のひずみゲージを覆い且つ前記補強リブの高さ
   とほぼ同一高さとなるように充填材を充填固化さ
   せてなる、弾性率が前記起歪板より充分小さなモ
   ールド体とを具備してなることを特徴とするひず
   み検出器。