JPH03239934A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ファクトリオートメーション（所謂ＦＡ）の
現場や計測器等に用いられる荷重測定装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来より、ＦＡの現場や計測器等において各種荷重を測
定するためにストレンゲージが用いられている。

このストレンゲージは、加わる荷重に比例して歪みを生
じ、この歪みによって電気抵抗が変化することを利用し
て、この電気抵抗の変化を検出することによって外力の
測定を可能とするものである。

３発明が解決しようとする課題〕 上述のようなストレンゲージでは感度が低く、すること
が不可能であるという問題点を有している。

また、ストレンゲージの歪みを直接電気的信号に変換す
るため、精度も悪く分解能に問題がある。

更に、温度によって特性が大きく変化するため、検出値
から実際の荷重を算出する時の補正が複雑になるという
問題点を有するものである。

本発明は上述の問題点に鑑みて、ストレンゲージを用い
ずに微小な荷重にも対応することができ、また分解能が
高くかつ精度の高い荷重測定装置の提供を目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、先端が本体外部に
突出し、本体に対して摺動可能に保持される探針と、該
探針後端に設けられる移動電極と、前記探針にかかる外
力に抗して探針を附勢する附勢手段と、前記移動電極と
離間して対向設置される固定電極と、前記移動電極及び
固定電極間の静電容量を計測する静電容量検出手段と、
よりなる荷重測定装置を構成するものである。

ここで、静電容量検出手段を発振回路と該発振面路の周
波数測定回路とで構成することができる。

また、附勢手段として、一端が本体に固定され、他端が
探針に固定された板バネを利用することができ、コイル
バネを利用することもできる。

〔作用〕

本発明に係る荷重測定装置は上述のようにしてなり、探
針にかかる外力と附勢手段による反発力が平衡する位置
において、移動電極と固定電極間の静電容量を静電容量
検出手段によって検出して荷重を測定するものである。

〔実施例〕

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る荷重測定装置のクレーム対応図で
ある。

即ち、本発明の荷重測定装置は、先端が本体１外部に突
出し、本体１に対して摺動可能に保持されろ探針２と、
該探針２後端に設けられる移動電極３と、前記探針２に
かかる外カムこ抗して探針２を附勢する附勢手段４と、
前記移動電極３と離間して対向設置される固定電極５と
、前記移動電極３及び固定電極５間の静電容量を計測す
る静電容量検出手段６とよりなるものである。

第２図は本発明の第１実施例の簡略説明図である。

１１は箱体形状でなる装置本体であり、探針１３を外部
に突出可能とするための貫通孔１２を有するものである
。

１３は外力によって先端に荷重が加わる探針であり、本
体１１の貫通孔１２より先端が外部に突出するとともに
、本体１１に対して摺動可能に保持されるものである。

１４は探針１３にかかる外力に抗して探針１３を附勢す
る附勢手段であり、ここでは一端が探針１３の中間部に
固定され、他端が本体１１に固定される板バネ１５が用
いられてなるものである。

１６は探針１３の後端に設けられる移動電極であり、探
針Ｉ３出一体的に移動するものである。

１７は本体１１に固定される固定電極であり、移動電極
１６と離間して対向設置されるものである。

この移動電極１６及び固定電極１７間に発生する静電容
量は、静電容量検出手段１８に入力される。

ここで静電容量ネ食出手段１８は、発振回路１９と周波
数測定回路２０とよりなるものである。

このようにした本発明の第１実施例では、探針１３は矢
印方向に受ける外力により、その外力の大きさに応じて
移動し、板バネ１５の反発力と平衡する位置において停
止する。

フックの法則より、板バネ１５による反発力は探針１３
の移動量にほぼ比例し、これから探針１３にかかる荷重
の大きさに比例した位置において探針１３は停止するこ
ととなる。

また、探針１３の後端に設けられた移動電極１６と、本
体１１に取付けられた固定電極１７が構成するコンデン
サの静電容量は、両者の距離に反比例するもので、探針
１３の移動量に応して変化するものである。

発振回路１９は移動電極１６と固定電極１７間の静電容
量を発振定数の一部とじて取り込み、その時の静電容量
の大きさに応じた周波数で発振する電気信号を出力する
。

よって、この発振回路１９の発振周波数を周波数測定回
路２０によって測定すれば、移動電極１６と固定電極１
７間の静電容量を検出することができ、これより探針１
３にかかる外力の大きさを知ることが可能となるもので
ある。

周波数測定回路２０は、精度、分解能ともに高くするこ
とが容易であり、このことから、本発明の第１実施例で
は、探針１３にはたらく荷重を精度よく、高い分解能で
検出することが可能である。

また、板バネ１５の強さを変更することによって、荷重
の測定範囲を変えることが可能であり、微小な荷重から
大きな荷重まで対応させることが可能となるものである
。

また、探針１３にかかる荷重と板バネ１５の反発力の均
衡を利用して荷重測定を行うため、温度による特性変化
が少なく、温度特性を含めた直線性の補正が簡単にでき
るものである。

第３図は、本発明の第２実施例の要部を示す簡略説明図
である。

即ち、箱体形状でなる装置本体１１に設けられる貫通孔
１２より一端が外部に突出した状態で探針１３が摺動可
能に設けられている。

探針１３の後端には移動電極１６が取付けられており、
移動電極１６と離間して固定電極１７が本体１１に対向
設置されている。

２１は、第１実施例の板バネ１３に代えて設けられるコ
イルバネであり、一端が探針１３に固定され、他端が本
体１１に固定されて、探針１３にかかる荷重に抗して探
針１３を附勢するものである。

移動電極１６及び固定電極１７間の静電容量は、第１実
施例と同様の静電容量検出手段１８に入力され、発振回
路１９の発振周波数として検出される。

第２実施例では、第１実施例と同様に、探針１３にかか
る外力はコイルバネ２１の附勢に反して探針１３を移動
させ、コイルバネ２１の反発力と外力が平衡する位置に
おいて探針１３は停止する。

しかして、この位置における移動電極１６と固定電極１
７間の静電容量を発振回路の発振周波数として検出すれ
ば、探針１３にかかる荷重が容易に測定できるものであ
る。　　　　　　　　　　　　　　　４゜ここで、第１
実施例と同様に周波数による検出を行っているため、精
度よく、分解能の高い測定が可能であり、また、温度変
化に対しても精度のよい測定を行うことが可能になるも
のである。

〔発明の効果〕

本発明に係る荷重測定装置は上述のような構成でなり、
探針にかかる荷重を探針の移動量に変換し、この移動量
を静電容量に変換して、更にこれを静電容量検出手段に
よって検出することによって荷重の測定を行っているた
め、精度・のよい測定を行うことが可能であり、分解能
を高めることが容易になるものである。

また、附勢手段の強弱を変化させることにより、微小な
荷重から大きな荷重まで対応させることができ、測定範
囲を大きくすることが可能となるものである。

更＋＋、温度変化に対して測定誤差が少なく、直線性に
対する補正も簡単に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る荷重測定装置のクレーム対応図、
第２図は本発明の第１実施例の説明用簡略図、第３図は
本発明の第２実施例の要部を示す簡略説明図である。 １：本体、　　　　　　　　２： ３：移動電極、　　　　　　４： ５：固定電極、　　　　　　６： １１：本体、　　　　　　　１２： １３：探針、　　　　　　　１４： １５：板バネ、　　　　　　　１６： １７：固定電極、　　　　　１８： １９：発振回路、　　　　　２０： ２１：コイルバネ。 探針、 附勢手段、 静電容量検出手段、 貫通孔、 附勢手段、 移動電極、 静電容量検出手段、 周波数測定回路、 第 １ 図 第２図 ４ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）先端が本体外部に突出し、本体に対して摺動可能に
   保持される探針と、 該探針後端に設けられる移動電極と、 前記探針にかかる外力に抗して探針を附勢する附勢手段
   と、 前記移動電極と離間して対向設置される固定電極と、 前記移動電極及び固定電極間の静電容量を計測する静電
   容量検出手段と、 よりなる荷重測定装置。 ２）静電容量検出手段が、発振回路と該発振回路の周波
   数測定回路とよりなる特許請求の範囲第１項記載の荷重
   測定装置。 ３）附勢手段として、一端が本体に固定され、他端が探
   針に固定された板バネを利用してなる特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の荷重測定装置。 ４）附勢手段として、コイルバネを利用してなる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の荷重測定装置。