JPH0336902Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、力測定装置に関し、特に２つの起
歪弾性体を有し、これら弾性体間に力検出器を設
けたものに関する。

先に、この考案の考案者は第１図及び第２図に
示すような力測定装置を提案した（特願昭57−
175456号参照）。これは、主弾性体１と副弾性体
２とを有する。これら両弾性体１，２の一端部
は、部材３を介して固定台４上にボルト５，５に
よつて固定されている。すなわち、両弾性体１，
２は、片持ち梁式に固定されている。なお、６は
両弾性体１，２を絶縁するための絶縁材である。

これら両弾性体１，２の他端部間には弦７が張
設されており、この弦７の有効長ｌは、部材３の
長さｌと等しくされている。この弦７の長さ方向
に対して直角に磁界発生体８によつて磁界が印加
されている。弦７は、第２図に示す増幅器９の入
力側にコンデンサ１０を介して接続されている。
この増幅器９の出力の一部は抵抗器１１を介して
弦７に帰還されている。

ここで、主弾性体１の他端部に下向きに荷重Ｗ
を印加すると、主弾性体１には荷重Ｗに比例した
撓みΔl1が発生し、弦７を下向きに引張る。弦７
に加わる張力Ｐは、副弾性体２の他端部に作用
し、その他端部を下方にΔl2撓ませる。主弾性体
１のばね定数をK1、副弾性体２のばね定数をK2
とし、弦７の伸びを無視すると、 Ｐ＝Δl2・K2 が成立し、Δl1＝Δl2＝Δlであるから、 Ｗ＝Δl（K1＋K2） Ｐ＝Ｗ・K2／（K1＋K2） となり、張力Ｐは荷重Ｗに比例している。よつ
て、張力Ｐを測定できれば印加荷重を得ることが
できる。そこで、張力Ｐの測定であるが、印加荷
重によつて弦７がわずかに磁界を切る方向に撓む
と、フレミングの右手の法則に従つて弦７に電流
が流れる。この電流は増幅器９で増幅され、その
増幅出力は抵抗器１１を介して弦７に供給され
る。この出力は弦７をさらに同方向に撓ませる方
向に流れ、弦７はさらに磁界を切る方向に撓む。
この弦７は増幅器９から与えられたエネルギと弦
７の曲げ反力とが釣り合う位置まで撓み、逆方向
に戻つてくる。これによつて、弦７にはいままで
とは逆向きの電流が流れ、その逆向き電流はコン
デンサ１０を介して増幅器９に供給されて増幅さ
れ、弦７に増幅逆向き電流が供給され、いままで
とは反対向きに弦７を撓ませる。以後、これを繰
返し周波数の振動をする。この周波数は、 で表わされる。ただし、ｎは振動の高調波数、ｌ
は弦７の有効長、ｇは重力加速度、ｒは弦７の単
位長さ当りの質量である。従つて、周波数を測
定して、演算処理することによつてＰが得られ、
これをさらに演算処理することによつて荷重Ｗが
得られる。

ところで、このような力測定装置では、計測範
囲において弦７にかかる張力の数倍の初張力をか
けたほうが、正確な測定ができることが判明して
いる。即ち、弦７に或る張力を印加すると、弦７
が外部機器と共振現象を生じ、弦７が第６図に示
すように不安定振動を生じる。このような不安定
振動を生じる領域は、上記の共振現象の周波数の
整数倍の周波数に第６図に示すように複数存在し
ており、計測範囲は、これら不安定振動領域を避
けて設定しないと、測定誤差を生じるので、計測
範囲の約数倍の初期張力を第６図に示すように印
加して、計測範囲を不安定領域外とすることが行
われている。そのため、主弾性体１の他端に荷重
Ｗをかける際に取付ける載皿等（図示せず）の重
量を重くし、主弾性体にかかる重量を重くするこ
とが行なわれていた。この場合、載皿等に物品を
載せることによつて力を印加すると、第６図に示
すように弦７に印加される張力がさらに大きくな
り、印加された力が測定される。しかし、このよ
うにすると、力測定装置の測定範囲においてかか
る張力が大きい場合、この力測定装置全体の重量
が重くなるという欠点があつた。

この考案は、上記の欠点を解消した力測定装置
を提供することを目的とする。

そのため、この考案では、主弾性体と副弾性体
との間の間隔を、弦等の力検出器の長さ寸法ｌよ
りも長くｌ＋Δl₀とするように構成している。

主弾性体と副弾性体を長さｌの力検出器で連結
したことにより、主弾性体のばね定数をK1、副
弾性体のばね定数をK2とすると、副弾性体の他
端（力検出器の取付けられている部分）は、下方
向にΔl₀・K1／（K1＋K2）だけ撓み、主弾性体
の他端（力検出器の取付けられている部分）は上
方向にΔl₀・K2／（K1＋K2）でけ撓む。よつて、
力検出器には主弾性体と副弾性体とがそれぞれ元
に戻ろうとして初張力がかかる。その初張力の大
きさＳは、 Ｓ＝Δl₀K1・K2／K1＋K2 となる。よつて、Δl₀を適当に選ぶことによつて
所定の初張力Ｓを得ることができる。従つて測定
範囲においてかかる張力が大きい場合にも、すな
わち印加荷重が大きい場合にも、載皿等を重くし
なくても正確な測定ができ、力測定装置全体の重
量を軽減できる。

以下、この考案を第３図乃至第５図に示す２つ
の実施例に基づいて説明する。第３図及び第４図
に第１の実施例を示す。第３図において、１１は
主弾性体、１２は副弾性体、１３はライナであ
る。これら両弾性体１１，１２及びライナ１３は
一体に形成されており、固定台１４上に取付けら
れている。そして、両弾性体１１，１２の他端部
における弦１７の取付位置間の距離は、弦１７の
長さ寸法ｌよりも長くｌ＋l₀とされている。従つ
て弦１７を取付けると、第４図に示すように副弾
性体１２は下方に向つてΔl₀・K1／（K1＋K2）
だけ撓み、主弾性体１１は上方に向つてΔl₀・
K2／（K1＋K2）だけ撓し、弦１７には初張力Ｓ
として Ｓ＝Δl₀K1・K2／K1＋K2 がかかる。なお、図では省略したが、主弾性体１
１には磁界発生体が当然設けられており、主弾性
体１１に荷重が印加される。

第２の実施例は、主弾性体２１がロバーバル機
構とされ、その内部の空間部に副弾性体２２、ラ
イナ２３、絶縁体２６、弦２７、磁界発生体２８
が設けられており、載台３０が主弾性体２１の側
部に設けられている点が第１の実施例と異なる。
この実施例では、主弾性体２１の弦取付部２９と
副弾性体２２との間隔が、弦２７の長さｌよりも
長くｌ＋Δl₀とされている。

両実施例では、力検出器として弦７と磁界発生
体２８とを用いたが、水晶式や音叉式の力検出器
を用いることもできる。上記両実施例では力検出
器を設けていない状態で主弾性体と副弾性体とを
その両者が平行になるように形成したが、力検出
器を取付けた状態で両者が平行になるように構成
してもよい。第１の実施例では主弾性体１１、副
弾性体１２及びライナ１３を一体としたが、第１
図に示した従来のものと同様にそれぞれ別個に形
成してもよい。逆に第２の実施例では主弾性体２
１、副弾性体２２及びライナ２３を一体に形成し
てもよい。また、第１の実施例では副弾性体２を
主弾性体の上方に設けたが、下方に設けて、弦７
等の力検出器に圧縮力がかかるようにしてもよ
い。この場合、本考案によれば、圧縮力を測定す
る力検出器に初期張力がかかるが、物品等を載皿
に載せることによつて力をかけると、第６図に示
すように初期張力を減少させる方向に圧縮力が力
検出器にかかり、力の測定が行われるので、この
力の測定には初期張力をかけていても何ら支障は
ない。さらに、第２の実施例では副弾性体２２を
主弾性体２１の内部に設けたが、主弾性体２１の
上方または下方に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の力測定装置の側面図、第２図は
同力測定装置に用いる電気回路の一部を示す回路
図、第３図はこの考案による力測定装置の第１の
実施例に用いる弾性体の側面図、第４図は同第１
の実施例の側面図、第５図は同第２の実施例の側
面図、第６図は弦における圧縮力及び張力と不安
定振動との関係を示す図である。 １１，２１……主弾性体、１２，２２……副弾
性体、１７，１８，２７，２８……力検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 力を受けたとき変形する状態に上下方向に間隔
   を隔てて設けられた主弾性体と副弾性体と、上記
   主弾性体が力を受けて変形したとき上記副弾性体
   も上記力を分担するように上記両弾性体間に設け
   られ上記両弾性体の合成復元力を上記力と均衡さ
   せ上記副弾性体にかかる力を検出する力検出器と
   を、備え、上記両弾性体の上記力検出器取り付け
   前の間隔を、上記力検出器の長さ寸法よりも大き
   く選択したことを特徴とする力測定装置。