JPH0552448B2

JPH0552448B2 -

Info

Publication number: JPH0552448B2
Application number: JP59179404A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Hatamura; Shinsaku Tsutsui; Kozo Ono
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1993-08-05
Also published as: JPS6157828A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、製造された軸力センサの性能等を検
定する軸力センサ検定装置に関する。

〔従来の技術〕

軸力センサは、ある物体に作用する力又はモー
メントあるいはその両者の所定軸に関する成分を
検出する機能を有する。例えば、産業ロボツト等
の装置においては、当該装置の特定部分に作用す
る力やモーメントを検出し、この検出値に基づい
て最適の制御が実施される。さらに、このような
軸力センサは産業の分野ばかりでなく、種々の学
術的実験においても広く用いられている。以下、
軸力センサの概略について図により説明する。

第９図は軸力センサの正面図である。図で、１
は軸力センサを示す。２は剛体で作られた円筒形
の外枠、３は外枠２の直径方向にこれと一体構成
された肉厚の薄いたわみ梁である。４ａ乃至４ｈ
はたわみ梁３の両面の所定個所に設けられたスト
レインゲージであり、歪に応じてその抵抗値が変
化する。

第１０図ａ，ｂは第９図に示す軸力センサに力
およびモーメントが作用したときの軸力センサの
一部破断正面図である。今、第９図に示す軸力セ
ンサ１のたわみ梁３に、その中心Ｏに向いて垂直
な力Ｆが作用すると、たわみ梁３は、両端が外枠
２に固定されているため、第１０図ａに示すよう
な力Ｆに応じた変形を生じ、この変形に伴なつて
ストレインゲージ４ａ乃至４ｄに圧縮歪、ストレ
インゲージ４ｅ乃至４ｈに引張歪を生じる。ここ
で、無負荷時のゲージの検出部長さをl₀、負荷に
よる変形後のゲージの検出部長さをｌとすると、
歪ε₁はε₁＝（ｌ−l₀）／l₀となる。一方、たわみ梁
３に対して、その中心Ｏを通る紙面に垂直な軸の
まわりに、矢印で示すモーメントＭが作用する
と、たわみ梁３は第１０図ｂ示すようなモーメン
トＭに応じた変形を生じ、この変形に伴なつて、
ストレインゲージ４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆに圧縮
歪み、ストレインゲージ４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈ
に引張歪を生じる。このように、モーメントＭが
作用した場合の歪をε₂とすると、ε₂＝（ｌ−l₀）／
l₀で表わされる。力ＦおよびモーメントＭはこれ
ら各ストレインゲージの歪に基づき、適宜の検出
回路により検出される。このような軸力センサ
は、例えば米国特許第4094192号明細書などによ
り知られている。

以上、力およびモーメントを検出する軸力セン
サの概略について述べたが、軸力センサには種々
の形態のものがあり、又、力、モーメントについ
ての検出し得る軸成分も１軸から６軸まで存在す
る。しかしながら、軸力センサがどのような形態
のものであつても、これに対して高い精度が要求
されることに変りはない。しがたつて、製造され
た軸力センサについては、使用者に引渡す前に、
実際に力やモーメントを作用させてその性能を検
定するとともに正確な校正表を作成しておかなけ
ればならない。そして、この検定装置は、軸力セ
ンサ１に対して、力とモーメントをそれぞれ大き
さ、方向とも正確に負荷できることが必要であ
る。次に、従来の検定装置のいくつかを図により
説明する。

第１１図は従来の軸力センサ検定装置の正面図
である。図で、１は第９図に示す軸力センサ、１
１は軸力センサ１のたわみ梁３の中心点Ｏに剛性
をもつて固定された剛体の変換バー、１２Ａは変
換バー１１における中心点Ｏと対応する位置に釣
下げられる第１の皿、１２Ｂは変換バー１１にお
ける中心点Ｏと対応する位置から所定長さ離れた
位置に釣り下げられる第２の皿である。１３は第
１の皿１２Ａおよび第２の皿１２Ｂを釣り下げる
ためのナイフエツジリング（次図に示される）、
１４は第１の皿１２Ａと第２の皿１２Ｂをそれぞ
れナイフエツジリング１３に釣り下げるワイヤで
ある。

第１２図ａ，ｂはナイフエツジリングの断面図
および側面図である。ナイフエツジリング１３は
剛体で作られており、リング体１３ａ、このリン
グ体１３ａからリング内方へ突出形成された錐形
のナイフエツジ部１３ｂ、およびリング体１３ａ
に設けられ、ワイヤ１４を固定するワイヤ固定部
１３ｃにより構成されている。一方、変換バー１
１の所定個所には錐形溝１１ａが形成されてい
る。ナイフエツジリング１３を変換バー１１に嵌
入し、そのナイフエツジ部１３ｂの劣端を変換バ
ー１１の錐形溝１１ａに嵌合させることにより、
ナイフエツジリング１３と変換バー１１との接触
は接触面積が極めて小さい接触となり、接触面積
の存在による測定誤差の発生を防止するようにな
つている。

ここで第１１図に戻り、軸力センサ１に力Ｆを
作用させるため、第１の皿１２Ａに所定のおもり
１５Ａ（図示されていない）を載せると、そのお
もり１５Ａによる力はワイヤ１４、ナイフエツジ
リング１３、変換バー１１を介してたわみ梁の中
心Ｏに伝達され、ここに力が作用することにな
る。なお、ナイフエツジリング１３と変換バー１
１との接触点がおもりの重力が作用する負荷点と
なる（以下同じ）。又、軸力センサ１にモーメン
トＭを作用させるため、第２の皿１２Ｂに所定の
おもり１５Ｂを載せると、そのおもり１５Ｂによ
る力はワイヤ１４、ナイフエツジリング１３を介
して変換バー１１に伝えられる。この力の伝達位
置は中心Ｏから所定長さ離れているので、中心Ｏ
には、この長さと力によるモーメントが作用する
ことになる。即ち、変換バー１１により力がモー
メントに変換される。

しかしながら、上記のようにモーメントを負荷
すると、これと同時に中心Ｏに力をも負荷するこ
とになるのは明らかであり、モーメントを作用さ
せた場合の検定の結果に対して力の干渉をも考慮
する必要が生じ、極めて面倒である。

第１３図は従来の他の軸力センサ検定装置の正
面図である。図で、軸力センサ１、変換バー１
１、ナイフエツジリング１３、ワイヤ１４、第
１、第２の皿１２Ａ，１２Ｂは第１１図に示すも
のと同じである。ただし、変換バー１１について
は、中心Ｏに対して両側に伸び、２つのナイフエ
ツジリング１３は中心Ｏに対して変換バー１１上
の等距離の位置（負荷点）に嵌合されている。１
６は所定の位置に設けられた滑車｛第１４図ａ，
ｂに示す｝、１７ａは滑車１６に掛けられたワイ
ヤ１４と第２の皿１２Ｂのワイヤ１４とを結合す
る釣り具｛第１５図ａ，ｂに示される｝、１７ｂ
は滑車１６に掛けられたワイヤ１４と一方のナイ
フエツジリング１３のワイヤ１４とを結合する釣
り具｛いずれも第１５図ａ，ｂに示される｝であ
る。

第１４図ａ，ｂは滑車の正面図および断面図で
ある。図で、１６ａは所定位置に固定されて滑車
１６を可回動に支持する滑車支持部、１６ｂは滑
車支持部１６ａに固定された滑車軸、１６ｃは滑
車１６が滑車軸１６ｂから抜け出すのを防止する
滑車押え具である。ワイヤ１４の動きにより滑車
１６は滑車軸１６ｂのまわりをほとんど抵抗なく
回動するようになつている。

第１５図ａ，ｂは釣り具の側面図および正面図
である。図示のように、第１３図に示す釣り具１
７ａ，１７ｂは釣り針状に曲げられ、曲げられて
いない直線部分にはワイヤ１４が固定されてい
る。１８は釣り具１７ａ，１７ｂに係合されたワ
イヤ１４の止め具であり、この止め具１８により
釣り具１７ａ，１７ｂに係合するためのワイヤ１
４の輪を確実に保持する。

ここで第１３図に戻り、皿１２Ａ，１２Ｂにそ
れぞれ重量の等しいおもり１５Ａ，１５Ｂを載せ
ると、おもり１５Ａの力は皿１２Ａ、ワイヤ１
４、ナイフエツジリング１３を介して変換バー１
１の一端に鉛直下向きに伝達される。一方、おも
り１５Ｂの力は皿１２Ｂ、ワイヤ１４、釣り具１
７ａ、滑車１６、釣り具１７ｂ、ワイヤ１４、ナ
イフエツジリング１３を介して変換バー１１の他
端に伝達される。この場合、この力は滑車１６に
より方向変換され、鉛直上向きの力となる。両ナ
イフエツジリング１３は中心Ｏから等距離にあ
り、ここに加えられる力は大きさ等しく方向反対
なので、中心Ｏにはモーメントのみ作用し、第１
１図に示す装置に生じるような力の干渉を避ける
ことができる。しかしながら、上記の手段では、
おもり１５Ａ，１５Ｂの重量に差を生じると、そ
の重量差がモーメントに関する誤差を生じるとと
もに、力の干渉をも発生するという欠点がある。

第１６図は従来のさらに他の軸力センサ検定装
置の正面図である。図で、軸力センサ１、変換バ
ー１１、皿１２、ナイフエツジリング１３、ワイ
ヤ１４については第１３図に示すものと同じであ
る。１６Ａ，１６Ｂは第１３図に示す滑車１６と
同じ滑車であり、所定位置に設けられている。１
７ａ，１７ｂも第１３図、第１５図ａ，ｂに示す
ものと同じ釣り具である。１９は釣りナイフエツ
ジ｛第１７図ａ，ｂに示される｝である。この装
置の場合、皿は１つだけ設けられ、又、釣りナイ
フエツジ１９からのワイヤは、釣り具１７ｂ、滑
車１６Ｂ、滑車１６Ａ、釣り具１７ａを経てナイ
フエツジリング１３に掛け渡されている。ナイフ
エツジリング１３と釣りナイフエツジ１９の変換
バー１１上の位置は中心Ｏに対して等距離にあ
る。

第１７図ａはナイフエツジの正面図、第１７図
ｂは第１７図ａの線−に沿う断面図であ
る。図で、１９は釣りナイフエツジを示し、１９
a₁，１９a₂は釣り部、１９b₁，１９b₂は釣り部１
９a₁，１９a₂から内方に突出したナイフエツジ
部、１９c₁，１９c₂は釣り部１９a₁，１９a₂に形
成されたワイヤ固定部である。１１ａは変換バー
１１の所定個所に形成された錐形溝である。ナイ
フエツジ部１９a₁を上から、ナイフエツジ部１９
a₂を下から錐形溝１１ａに嵌合させることによ
り、第１６図に示す係合関係が構成される。

ここで第１６図に戻り、皿１２におもり１５を
載せると、おもり１５の力は皿１２、ワイヤ１
４、釣りナイフエツジ１９のナイフエツジ部１９
b₁を介して変換バー１１の一端に鉛直下向きの力
として伝達されるとともに、さらに、釣り具１７
ｂ、滑車１６Ｂ，１６Ａ、釣り具１７ａ、ナイフ
エツジリング１３を介して変換バー１１の他端に
鉛直上向きの力として伝達される。この場合、変
換バー１１の両端に作用する力の大きさは等しく
方向は反対となり、ナイフエツジリング１３と釣
りナイフエツジリング１９の中心Ｏからの距離は
等しいので、中心Ｏにモーメントのみに作用し、
第１３図に示す装置における２つのおもりの重量
差による欠点を避けることができる。しかしなが
ら、このような手段では、釣りナイフエツジ１９
からナイフエツジリング１３に至るワイヤ１４に
伸びが生じると、釣りナイフエツジリング１９か
ら変換バー１１に伝達される力とナイフエツジリ
ング１３から変換バー１１に伝達される力との間
に差を生じ、第１３図に示す装置と同様の欠点が
発生することになる。なお、滑車１６Ａ，１６Ｂ
を使用したことにより、変換バー１１両端に負荷
される実際の力は等しくなる欠点が生じるが、こ
の欠点については、第１８図に示す従来例の説明
において詳細に述べる。

第１８図は従来の他の軸力センサ検定装置の正
面図である。図で、第１６図に示す部分と同一部
分には同一符号が付してある。２１は負荷が加え
られる載荷バーである。載荷バー２１の中心に
は、ナイフエツジリング１３によりワイヤ１４を
介して皿１２が釣り下げられる。載荷バー２１上
の中心から等距離にある両端位置（負荷点）にそ
れぞれナイフエツジリング１３が係合せしめら
れ、一方のナイフエツジリング１３は変換バー１
１の一方端に係合したナイフエツジリング１３と
ワイヤ１４で連結され、又、他方のナイフエツジ
リング１３は釣り具１７ｂとワイヤ１４で連結さ
れている。釣り具１７ｂから変換バー１１の他方
のナイフエツジリング１３に至る構成は第１６図
に示す装置と同じである。

ここで、皿１２におもり１５を載せると、おも
り１５の力は皿１２、ワイヤ１４、ナイフエツジ
リング１３を経て載荷バー２１へ伝達され等分さ
れる。この等分された力の一方は、ナイフエツジ
リング１３、ワイヤ１４、ナイフエツジリング１
３を経て変換バー１１の一端に鉛直下向きの力と
なつて伝達され、他は、ナイフエツジリング１
３、釣り具１７ｂ、滑車１６Ｂ，１６Ａ、釣り具
１７ａ、ナイフエツジリング１３を経て変換バー
１１の多端に鉛直下向きの力となつて伝達され
る。この装置では、各部のワイヤ１４のうち、ど
のワイヤに伸びが生じても、変換バー１１の両端
に伝達される力には変化がなく、たわみ梁３の中
心Ｏには、第１６図に示す装置におけるような欠
点なくモーメントを負荷することができる。しか
しながら、この装置における構成では、載荷バー
２１の力を滑車１６Ｂ，１６Ａを介して伝達する
ため、次のような欠点を生じる。この欠点を第１
９図を参照しながら説明する。

第１９図は第１８図に示す滑車の拡大図であ
る。今、ワイヤ１４に加わる鉛直下向きの力を
f₁、滑車１６Ｂを介してワイヤ１４により水平方
向に伝達される力をf₂、力f₁，f₂による滑車１６
Ｂとその滑車軸間の最大静止摩擦係数をμとする
と、この滑車１６Ｂの最大静止摩擦力Δfは Δf＝μF。

ここで、 F₀＝f₁／sin45° f₂′＝−f₁ f₂＝f₂′±Δf であるから f₂＝−f₁±μ・f₁／sin45° となる。なお、上式中、符号「＋」、「−」は、力
f₁が増加している場合に正、減少している場合に
負となる。以上により、変換バー１１の図示左端
部に負荷される力f₂は、滑車が２個介在するた
め、 f₂＝−f₁±２・μ・f₁／sin45° となる。

上式から、変換バー１１の両端に負荷される力
は、実際には等しいものではなく、したがつて、
第１８図に示す装置では、たわみ梁３の中心Ｏへ
の負荷モーメントの精度が低くなるばかりでな
く、鉛直方向に±２・μ・f₁／sin45°の大きさの
干渉力を生じるおそれがある。

第２０図は従来の他の軸力センサ検定装置の正
面図である。図で、第１８図と同一部分には同一
符号が付してある。２１Ａは載荷バーであり、そ
の中心にはナイフエツジリング１３、ワイヤ１４
を介して皿１２が釣り下げられている。この載荷
バー２１Ａは第１８図に示す装置の載荷バー２１
とは異なり、変換バー１１の両端間より大きな長
さを有する。載荷バー２１Ａの中心から等距離で
ある両端位置（負荷点）にはナイフエツジリング
１３が嵌合され、一方のナイフエツジリング１３
はワイヤ１４により直接変換バー１１に嵌合され
た一方のナイフエツジリング１３に連結され、
又、他方のナイフエツジリング１３はワイヤ１４
により滑車１６を介して変換バー１１に嵌合され
た他方のナイフエツジリング１３に連結されてい
る。

皿１２におもり１５を載せると、載荷バー２１
Ａにより等分されたおもり１５の力の一方は、変
換バー１１の一方へ鉛直下向きの力として伝達さ
れ、おもり１５の力の他方は、滑車１６を介して
変換バー１１の他方へ鉛直上向きの力として伝達
され、この結果、中心Ｏモーメントが負荷され
る。しかしながら、載荷バー２１Ａの力を滑車１
６を介して伝達する構成となつているので、この
装置も本質的に第１８図に示す装置と同様の欠点
を内在し、ただ滑車数が１個に減じられているの
で、モーメントの精度が２倍に上昇し、力の干渉
量が1/2に減少するに過ぎず、検定装置として満
足できるものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来の軸力センサ検定装置
は、おもりを２つ用いる方式ではそれら２つのお
もりの間に必然的に重量差を生じて正確な検定を
行うことができず、又、１つのおもりを用いる方
式では滑車を使用することにより検定精度が低下
するという問題があつた。

なお、滑車を用いた場合の問題点は第１８，１
９図に示す従来装置の説明において述べたが、そ
れ以外に動摩擦による問題点も存在する。即ち、
変換バー１１を例えば30cm程度の長さとすると、
検定時の変換バー１１の先端の変位量は約100μ
ｍと微小なものとなる。したがつて、検定装置に
滑車を用いた場合の当該滑車の回転角度は、滑車
の半径を15mmとしたとき、0.007rad（100μｍ／15
mm）となり、この角度は、滑車のベアリングの回
転においてボールとレースとの間に弾性変形を生
じている角度であり、当該弾性変形による摩擦を
生じる。さらにワイヤの変形にも力が必要であ
り、その分の摩擦も生じる。このように滑車を用
いた場合、全体として極めて大きな摩擦が生じ、
この摩擦は微小な変位量による検定の場合、検定
精度を悪化させる。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を
解決し、精度の高い検定を行うことができる軸力
センサ検定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、少なく
とも１つの軸まわりに作用するモーメントを検出
する軸力センサの検出部に、前記軸と直交する面
内にあり、かつ、両端部分にそれぞれ第１の負荷
点と第２の負荷点とを有する変換バーを固定した
軸力センサ検定装置において、前記第１の負荷点
および前記第２の負荷点に伝達されるべき負荷を
１つの負荷から分割して与えられる第３の負荷点
および第４の負荷点を有する載荷バーと、前記第
１の負荷点と前記第３の負荷点間および前記第２
の負荷点と前記第４の負荷点間のうちの少なくと
も一方に介在して前記載荷バー側からの負荷を前
記変換バー側へ方向を変換して伝達する負１つの
剛体部材およびこの剛体部材の支点で構成され、
荷方向変換機構とを設け、前記変換バーの両端部
分に大きさ等しく方向反対の負荷が作用するよう
にしたことを特徴とする。

さらに本発明は、軸力センサの検出部に、この
検出部の軸と直交する面内にあり、かつ、両端部
分にそれぞれ第１の負荷点と第２の負荷点とを有
する変換バーを固定した軸力センサ検定装置にお
いて、前記第１の負荷点および前記第２の負荷点
に伝達されるべき負荷を１つの負荷から分割して
与えられる第３の負荷点および第４の負荷点を有
する第１の載荷バーと、前記第１の負荷点と前記
第３の負荷点間および前記第２の負荷点と前記第
４の負荷点間に介在して前記第１の載荷バー側か
らの負荷を前記変換バー側へ方向を変換して伝達
する１つの剛体部材およびこの剛体部材の支点で
構成される負荷方向変換機構と、一方の負荷点が
前記第１の負荷点に連結され他方の負荷点が前記
第２の負荷点に連結される第２の載荷バーと、一
方の負荷点が前記第３の負荷点と前記負荷方向変
換機構との間に介在し、かつ、他方の負荷点が前
記第２の負荷点と前記第２の載荷バーの他方の負
荷点との間に介在する第３の載荷バーと、一方の
負荷点が前記第４の負荷点と前記負荷方向変換機
構との間に介在し、かつ、他方の負荷点が前記第
１の負荷点と前記第２の載荷バーの一方の負荷点
との間に介在する第４の載荷バーとを設けたこと
も特徴とする。

〔作用〕

載荷バーの一方の負荷点に与えられた負荷は、
負荷方向変換機構を介して又は直接、変換バーの
一方の負荷点に作用し、かつ、載荷バーの他方の
負荷点に与えられた負荷は、負荷方向変換機構を
介して変換バーの他方の負荷点に作用する。載荷
バーの各負荷点と変換バーの各負荷点との間の荷
重の伝達機構に滑車は存在しないので、高精度の
検定を行うことができる。

又、第２の載荷バー、第３の載荷バーおよび第
４の載荷バーを上記の構成関係で設けることによ
り、変換バーに任意の力、モーメント、およびそ
の両者を高精度で作用させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の各実施例に基づいて説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の正面図である。図で、軸力センサ
１、変換バー１１、皿１２、ナイフエツジリング
１３、ワイヤ１４、おもり１５、載荷バー２１は
第１８図に示すものと同じである。２５は剛体で
作られたバー、２６はバー２５の中点を支承する
支点（第２図に示される）である。バー２５上に
は支点２６から等距離の両端位置において、ナイ
フエツジリング１３が嵌合されている。載荷バー
２１の中点には、ナイフエツジリング１３、ワイ
ヤ１４を介して皿１２が釣り下げられ、載荷バー
２１の両端のナイフエツジリング１３の一方（第
３の負荷点）は変換バー１１の一方（第１の負荷
点）のナイフエツジリング１３にワイヤ１４で連
結され、又、他方（第４の負荷点）はバー２５の
一方のナイフエツジリング１３にワイヤ１４で連
結されている。さらに、バー２５と他方のナイフ
エツジリング１３は変換バー１１の他方（第２の
負荷点）のナイフエツジリング１３にワイヤ１４
で連結されている。

第２図ａ，ｂは支点２６部分の断面図および側
面図である。図で、２６ａは支点２６を所定の位
置に固定する固定部、２６ｂは固定部２６ａから
突出したナイフエツジ部である。又、２５ａはバ
ー２５の中点に形成された錐形溝である。錐形溝
２５ａの劣端角度はナイフエツジ部２６ｂの劣端
角度より大きい。ナイフエツジ部２６ｂを錐形溝
２５ａに嵌合させることにより、バー２５は線接
触により支点２６に支持される。

ここで第１図に戻り、おもり１５を皿１２に載
せると、おもり１５の力は載荷バー２１で等分さ
れ、一方（第３の負荷点）は載荷バー２１のナイ
フエツジリング１３、ワイヤ１４、変換バー１１
のナイフエツジリング１３を介して変換バー１１
の一端（図で右端、第１の負荷点）に鉛直下向き
の力として伝達される。又、等分された他方（第
４の負荷点）の力は載荷バー２１のナイフエツジ
リング１３、ワイヤ１４、バー２５のナイフエツ
ジリング１３を介してバー２５の一端（右端）に
鉛直下向きの力として伝達される。この力は、バ
ー２５がその中点を支承する支点２６とともにて
こを構成しているところから、バー２５の他端
（左端）において、同一大きさで鉛直上向きの力
に変換される。この変換された力はナイフエツジ
リング１３、ワイヤ１４、変換バー１１のナイフ
エツジリング１３を介して変換バー１１の他端
（左端、第２の負荷点）に鉛直上向きの力として
伝達される。結局、変換バー１１の両端には大き
さ等しく方向反対の力が加えられ、たたわみ梁３
の中心Ｏにはモーメントが負荷される。

このように、本実施例では、おもり１個を用い
たので、おもり２個を用いた場合の重量差による
モーメントの誤差をなくし、又は、載荷バーを用
いたので、ワイヤの伸びによるモーントの誤差や
干渉力を排除し、さらに、剛体のバーおよび支点
によるてこ構成を用いたので、滑車を用いた方向
変換の場合に生じるモーメントの誤差や干渉力を
排除し、軸力センサに、方向および大きさが正確
で、かつ、干渉力の小さいモーメントを作用させ
ることができる。

第３図は本発明の第２の実施例に係る軸力セン
サの正面図である。図で、第１図に示す部分と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。２
５Ａは剛体のバー、２６はバー２５Ａの中点を支
承する支点であり、バー２５Ａと支点２６とで第
１の実施例におけるバー２５、支点２６と同じ
く、方向変換用のてこを構成する。このてこ構成
は、第１の実施例のそれが、軸力センサ１に対し
て載荷バー２１と反対側に配置されていたのに対
し、載荷バー２１と同じ側に配置されている。３
０は変換バー１１とバー２５Ａとを連結するプツ
シユロツド、３１ａ，３１ｂは変換バー１１とバ
ー２５Ａにプツシユロツド３０を可回動に結合す
るピンである。ピン３１ａの位置（第２の負荷
点）は、たわみ梁３の中心Ｏに対して変換バー１
１における反対端（右端、第１の負荷点）のナイ
フエツジリング１３と等距離にあり、又、ピン３
１ｂの位置は、支点２６に対してバー２５Ａの反
対端（右端）のナイフエツジリング１３と等距離
にある。載荷バー２１の一端（左端、第３の負荷
点）のナイフエツジリング１３とバー２５Ａの一
端（右端）のナイフエツジリング１３はワイヤ１
４で連結され、載荷バー２１の他端（右端、第４
の負荷点）のナイフエツジリング１３と変換バー
１１の一端（右端、第１の負荷点）のナイフエツ
ジリング１３はワイヤ１４で連結されている。

今、皿１２におもの１５を載せると、おもり１
５の力は載荷バー２１により等分され、その一方
の力はワイヤ１４、ナイフエツジリング１３を介
してバー２５Ａの一端（右端）に鉛直下向きの力
として伝達され、さらにこの力はバー２５Ａによ
り同じ大きさの鉛直下向きの力に変換され、プツ
シユロツド３０を介して変換バー１１の一端（左
端）に伝達される。載荷バー２１により等分され
た他方の力は、ワイヤ１４、ナイフエツジリング
１３を介して変換バー１１の他端（右端）に鉛直
下向きの力として伝達される。結局、変換バー１
１の両端には、大きさ等しく方向反対の力が加え
られ、軸力センサ１にモーメントが負荷される。

このように、本実施例では、１つのおもり、載
荷バー、剛体のバーと支点によるてこ構成を用い
たので、第１の実施例と同じ効果を奏する。

第４図は本発明の第３の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の斜視図である。図で、第１図に示す
部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。２１Ｂは変換バー１１とほぼ同じ長さの載
荷バーであり、その中点に皿１２が釣り下げら
れ、中点から等距離の両端位置（第３の負荷点と
第４の負荷点）にナイフエツジリング１３が嵌合
されている。３３Ａ，３３ＢはＬ字状に形成され
た剛体のＬ型バーであり、それぞれ直角部分を支
点２６Ａ，２６Ｂにより支承されている。３４
a₁，３４b₂はＬ型バー３３Ａの２つの端部に設け
られたピン、３４b₁，３４b₂はＬ型バー３３Ｂの
２つの端部に設けられたピン、３５ａ，３５ｂは
変換バー１１の端部（第１の負荷点と第２の負荷
点）に設けられたピンである（なお、ピン３５ｂ
は図示されていない。）。載荷バー２１Ｂの一方の
ナイフエツジリング１３とＬ型バー３３Ａのピン
３４a₁とはワイヤ１４で結合され、Ｌ型バー３３
Ａのピン３４a₂と変換バー１１のピン３５ａもワ
イヤ１４で結合されている。又、載荷バー２１Ｂ
の他方のナイフエツジリング１３とＬ型バー３３
Ｂのピン３４b₁とはワイヤ１４で結合され、Ｌ型
バー３３Ｂのピン３４b₂と変換バー１１のピン３
５ｂもワイヤ１４で結合されている。

このような構成において、皿１２におもり１５
を載せると、おもり１５の力は載荷バー２１Ｂに
より等分され、その一方の力は、ナイフエツジリ
ング１３、ワイヤ１４、ピン３４a₁を介してＬ型
バー３３Ａの一端に鉛直下向きの力として伝達さ
れる。このため、Ｌ型バー３３Ａは支点２６Ａを
中心に回動し、この鉛直下向きの力を他端におい
て水平方向の力に変換する。変換された水平方向
の力は、ピン３４a₂、ワイヤ１４、ピン３５ａを
介して変換バー１１の一方端部に伝えられる。
又、載荷バー２１Ｂにより等分された他方の力も
同様にしてＬ型バー３３Ｂにより水平方向の力に
変換され、変換バー１１と他方端部に伝達され
る。変換バー１１の各端部に伝達される水平方向
の力は大きさ等しく方向反対の力である。この結
果、変換バー１１により、軸力センサ１にモーメ
ントが負荷されることになる。

このような、本実施例では、１つのおもり、載
荷バー、剛体のＬ型バーと支点による力の方向変
換機構を用いたので、第１の実施例と同じ効果を
奏する。

第５図は本発明の第４の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の斜視図である。図で、第４図に示す
部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。３６ａはＬ型バー３３Ａのピン３４a₂と変
換バー１１の一端（第１の負荷点）のピン３５ａ
とを連結するプツシユロツド、３６ｂはＬ型バー
３３Ｂのピン３４b₂と変換バー１１の他端（第２
の負荷点）のピン３５ｂ（図示されていない）と
を連結するプツシユロツドである。本実施例と第
３の実施例とが異なる点は、第３の実施例がＬ型
バー３３Ａ，３３Ｂから変換バー１１への水平方
向の力の伝達をワイヤ１４で引くことにより行な
う構成とされているのに対し、本実施例は当該力
の伝達をプツシユロツド３６ａ，３６ｂで押すこ
とにより行なう構成とされている点のみであり、
その他の構成、作用は同じである。そして、本実
施例の効果も第３の実施例の効果と同じである。

なお、第３、第４の実施例において、Ｌ型バー
３３Ａ，３３Ｂは直角を有するバーとして説明し
たが、これは必ずしも直角に限ることはない。

第６図は本発明の第５の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の正面図である。図で、第１図に示す
部分と同一部分には同一符号が付してある。２１
Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆは力を等分する載荷
バー、１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆは各載荷
バー２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆに釣り下げ
られた皿、１９は第１６図および第１７図ａ，ｂ
に示すものと同じ釣りナイフエツジである。２５
Ｂ，２５Ｃは剛体のバーであり、各バー２５Ｂ，
２５Ｃはその中点を支承をする支点２６とともに
てこを構成する。載荷バー２１Ｃ（第１の載荷バ
ー）の一端（第３の負荷点）と載荷バー２１Ｅ
（第３の載荷バー）の一端（一方の負荷点）、およ
び当該載荷バー２１Ｅの一端とバー２５Ｂの一端
はそれぞれワイヤ１４で連結されている。又、載
荷バー２１Ｄ（第２の載荷バー）の一端（他方の
負荷点）と載荷バー２１Ｅの他端（他方の負荷
点）、および当該載荷バー２１Ｅの他端と変換バ
ー１１の一端（第２の負荷点）、ならびに当該変
換バー１１の一端とバー２５Ｃの一端がそれぞれ
ワイヤ１４で連結されている。さらに、載荷バー
２１Ｃの他端（第４の負荷点）と載荷バー２１Ｆ
（第４の載荷バー）の一端（一方の負荷点）、およ
び当該載荷バー２１Ｆの一端とバー２５Ｃの多端
はそれぞれワイヤ１４で連結されている。さらに
又、載荷バー２１Ｄの他端（一方の負荷点）と載
荷バー２１Ｆの他端（他方の負荷点）、および当
該載荷バー２１Ｆの他端と変換バー１１の他端
（第１の負荷点）、ならびに当該変換バー１１の他
端とバー２５Ｂの他端はワイヤ１４で連結されて
いる。なお、変換バー１１の他端とバー２５Ｂと
他端との連結は、連結の中間にバー２５Ｃが介在
するので、バー２５Ｃの貫通孔２５ｈにワイヤ１
４を挿通させることにより行なわれる。このよう
な構成により、本実施例は軸力センサ１に対して
鉛直上向きおよび下向きの力、時計方向および反
時計方向のモーメントをそれぞれ負荷することが
できる。以下、それぞれの作用を説明する。

(1) 鉛直上向きの力を負荷する場合、皿１２Ｃに
おもり１５を載せると、おもり１５の力は載荷
バー２１Ｃで２等分され、その一方の力は載荷
バー２１Ｃの一端（図で右端、第３の負荷点）
のナイフエツジリング１３、ワイヤ１４、載荷
バー２１Ｅの釣りナイフエツジ１９、ワイヤ１
４、バー２５Ｂのナイフエツジリング１３を介
してバー２５Ｂの一端（右端）に鉛直下向きの
力として伝達される。この力はバー２５Ｂと支
点２６により、バー２５Ｂの他端（左端）にお
いて鉛直上向きの力に変換され、この力はナイ
フエツジリング１３、貫通孔２５ｈを通るワイ
ヤ１４、釣りナイフエツジ１９を介して変換バ
ー１１の一端（左端、第１の負荷点）に伝達さ
れる。又、等分された他方の力は、載荷バー２
１Ｃの他端（左端、第４の負荷点）のナイフエ
ツジリング１３、ワイヤ１４、載荷バー２１Ｆ
の釣りナイフエツジ１９、ワイヤ１４、バー２
５Ｃの一端（左端）のナイフエツジリング１３
を介してバー２５Ｃに鉛直下向きの力として伝
達される。この力はバー２５Ｃと支点２６によ
りバー２５Ｃの他端（右端）で鉛直上向きの力
に変換され、この力はナイフエツジリング１
３、ワイヤ１４、釣りナイフエツジ１９を介し
て変換バー１１の他端（右端、第２の負荷点）
に伝達される。結局、変換バー１１の両端には
同じ大きさの鉛直上向きの力が伝達されるの
で、軸力センサ１には鉛直上向きの力が負荷さ
れることになる。

(2) 鉛直下向きの力を負荷する場合、皿１２Ｄに
おもり１５を載せると、このおもり１５の力は
載荷バー２１Ｄで２等分され、一方の力は載荷
バー２１Ｄの一端（右端、他方の負荷点）のナ
イフエツジリング１３、ワイヤ１４、載荷バー
２１Ｅの釣りナイフエツジ１９、変換バー１１
の釣りナイフエツジ１９を介して変換バー１１
の一端（右端、第２の負荷点）に鉛直下向きの
力として伝達される。全く同様に、２等分され
た他方の力はナイフエツジリング１３、ワイヤ
１４、釣りナイフエツジ１９、、ワイヤ１４、
釣りナイフエツジ１９を介して変換バー１１の
他端（左端、第１の負荷点）に鉛直下向きの力
として伝達される。結局、軸力センサ１には鉛
直下向きの力が負荷されることになる。

(3) 時計方向のモーメントを負荷する場合、皿１
２Ｅにおもり１５を載せると、おもり１５の力
は載荷バー２１Ｅで２等分され、その一方は載
荷バー２１Ｅの一端（右端、一方の負荷点）の
釣りナイフエツジ１９、ワイヤ１４、ナイフエ
ツジリング１３を介してバー２５Ｂの一端（右
端）に伝達され、バー２５Ｂの他端（左端）で
鉛直上向きの力に変換される。この力はナイフ
エツジリング１３、ワイヤ１４、釣りナイフエ
ツジ１９を介して変換バー１１の一端（左端、
第１の負荷点）に伝達される。又、２等分され
た他方の力は、載荷バー２１Ｅの他端（左端、
他方の負荷点）の釣りナイフエツジ１９、ワイ
ヤ１４、釣りナイフエツジ１９を介して変換バ
ー１１の他端（右端第２の負荷点）に鉛直下向
きの力として伝達される。この結果、軸力セン
サ１には時計方向のモーメントが負荷されるこ
とになる。

(4) 反時計方向のモーメントを負荷する場合、皿
１２Ｆにおもり１５を載せると、おもり１５の
力は載荷バー２１Ｆで２等分され、その一方は
載荷バー２１Ｆの一端（左端、一方の負荷点）
の釣りナイフエツジ１９、ワイヤ１４、ナイフ
エツジリング１３を介してバー２５Ｃの一端
（左端）に伝達され、バー２５Ｂの他端（右端）
で鉛直上向きの力に変換される。この力はナイ
フエツジリング１３、ワイヤ１４、釣りナイフ
エツジ１９を介して変換バー１１の一端（右
端、第２の負荷点）に伝達される。又、２等分
された他方の力は、載荷バー２１Ｆの他端（右
端、他方の負荷点）の釣りナイフエツジ１９、
ワイヤ１４、釣りナイフエツジ１９を介して変
換バー１１の他端（左端、第１の負荷点）に鉛
直下向きの力として伝達される。この結果、軸
力センサ１には反時計方向のモーメントが負荷
されることになる。

このように、本実施例では、２つのてこ機構お
よび、４つの載荷バーを設けたので、おもりを載
せる皿１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆを選択す
ることにより第１の実施例と同じ効果を奏すると
ともに、それと逆向きのモーメントを負荷するこ
とができ、皿に治具の交換なしに２方向の力を負
荷することができ、又、各皿のおもりを調節すれ
ば、治具等により発生する僅かな力やモーメント
を相殺することが可能である。

第７図は本発明の第６の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の正面図である。これまで述べた各実
施例においては、載荷バー２１はその中点におも
り１５を負荷する構成となつていた。しかしなが
ら、本実施例では載荷バーの中点以外の位置にお
もりを負荷する構成としたものである。図で、第
１図に示す部分と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。１１Ａは変換バーであり、中心
点Ｏに連結された点から一方のナイフエツジリン
グ１３までの長さはl_L、他方のナイフエツジリン
グ１３までの長さはl_Rに選定されている。２１Ｇ
は載荷バーであり、皿１２を釣り下げるナイフエ
ツジリング１３から一方のナイフエツジリング１
３までの長さはl₁₂、他方のナイフエツジリング
１３までの長さはl₁₃に選定されている。２５Ｅ
はてこを構成するバーであり、支点２６から一方
のナイフエツジリング１３までの長さはl₁₀、他
方のナイフエツジリング１３までの長さはl₁₁に
選定されている。

今、おもり１５を皿１２に載せると、おもり１
５の力は載荷バー２１Ｇにより、l₁₂：l₁₃の割合
で分割され、それぞれおもり１５による力の
l₁₃／（l₁₂＋l₁₃）倍およびl₁₂／（l₁₂＋l₁₃）倍とな
る。載荷バー２１Ｇにより上記l₁₃／（l₁₂＋l₁₃）
倍された力は、ナイフエツジリング１３、ワイヤ
１４、ナイフエツジリング１３を介して変換バー
１１Ａの一端（図で右端、第１の負荷点）に鉛直
下向きの力として伝達される。又、載荷バー２１
Ｇによりl₁₂／（l₁₂＋l₁₃）倍された力は、ナイフ
エツジリング１３、ワイヤ１４、ナイフエツジリ
ング１３を介してバー２５Ｅの一端（図で右端）
に鉛直下向きの力として伝達される。この力は、
バー２５Ｅが支点２６とともにてこを構成してい
るところから、バー２５Ｅの他端（左端）におい
て鉛直上向きの力として伝達され、しかも、その
力はバー２５Ｅの一端（右端）に伝達された力の
l₁₁／l₁₀倍となる。即ち、バー２５Ｅの他端（左
端）に伝達される力は、鉛直上向きに、おもりに
よる力のl₁₂・l₁₁／（l₁₂＋l₁₃）・l₁₀倍の力となる。
したがつて、この力はナイフエツジリング１３、
ワイヤ１４、ナイフエツジリング１３を介して変
換バー１１Ａの他端（左端、第２の負荷点）に鉛
直上向きの力として伝達される。ここで、載荷バ
ー２１Ｇおよびバー２５Ｅの分割された長さの割
合が、 l₁₂：l₁₃＝1₁₀：l₁₁ の割合になるように選定すると、変換バー１１Ａ
の両端に加えられる力の大きさは等しくなり、か
つ、方向は反対となる。このため、軸力センサ１
に加えられる力の成分はキヤンセルされ、軸力セ
ンサ１には、変換バー１１Ａの両端に加えられた
各力にそれぞれ長さl_L、l_Rを乗じたモーメントの
和のモーメントのみが負荷されることになる。

このように、本実施例では、載荷バーにおける
おもりの釣り下げ点の両側の長さおよびてこを構
成するバーにおける支点の両側の長さを異ならし
め、かつ、載荷バーにおける前記両側の長さの比
と、てこを構成するバーにおける前記両側の長さ
の比とが等しくなるように各長さを選定したの
で、第１の実施例と同じ効果を奏する。

第８図は本発明の第７の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の正面図である。図で、第１図に示す
部文と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。１１Ｂは変換バーである。本実施例が第１
図に示す実施例と異なるのは、第１図に示すもの
が分割された変換バー１１の両側の長さが等しく
構成されているのに対し、本実施例は当該長さを
異にする点のみである。そして、上記第１乃至第
５の実施例の説明から明らかなように、変換バー
１１の両端に加えられる力は大きさ等しく方向反
対であり、又、上記第６の実施例の説明から明ら
かなように、軸力センサ１に加えられるモーメン
トは、変換バー１１Ａの端部に加えられる力に分
割されたそれぞれの長さを乗じて得られるモーメ
ントの和である。したがつて、本実施例において
変換バー１１Ｂにおける分割された長さが異なつ
ても、軸力センサ１にはモーメントのみが加えら
れることになり、本実施例も第１の実施例の効果
と同じ効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、１つの負荷か
ら変換バーに荷重を作用させるようにし、かつ、
当該荷重の伝達経路に滑車を使用しない負荷方向
変換機構を用いたので、高精度の検定を行うこと
ができる。又、第２〜第４の載荷バーを使用する
ことにより、変換バーに任意の力、モーメントお
よびこれらの両者を精度良く作用させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る軸力セン
サ検定装置の正面図、第２図ａ，ｂは第１図に示
す支点の断面図および側面図、第３図は本発明の
第２の実施例に係る軸力センサ検定装置の正面
図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の第３、第
４の実施例に係る軸力センサ検定装置の斜視図、
第６図は本発明の第５の実施例に係る軸力センサ
検定装置の正面図、第７図および第８図はそれぞ
れ本発明の第６、第７の実施例に係る軸力センサ
検定装置の正面図、第９図は軸力センサの正面
図、第１０図ａ，ｂは力およびモーメントが作用
したときの軸力センサの一部破断正面図、第１１
図は従来の軸力センサ検定装置の正面図、第１２
図ａ，ｂはナイフエツジリングの断面図および側
面図、第１３図は従来の他の軸力センサ検出装置
の正面図、第１４図ａ，ｂは滑車の正面図および
断面図、第１５図ａ，ｂは釣り具の側面図および
正面図、第１６図は従来のさらに他の軸力センサ
検定装置の正面図、第１７図ａ，ｂは釣りナイフ
エツジの正面図および断面図、第１８図は従来の
他の軸力センサ検定装置の正面図、第１９図は第
１８図に示す滑車の拡大図、第２０図は従来の他
の軸力センサ検定装置の正面図である。１……軸力センサ、３……たわみ梁、４ａ〜４
ｈ……ストレインゲージ、１１，１１Ａ，１１Ｂ
……変換バー、１２，１２Ａ〜１２Ｇ……皿、１
３……ナイフエツジリング、１４……ワイヤ、１
５……おもり、１９……釣りナイフエツジ、２
１，２１Ｂ〜２１Ｆ……載荷バー、２５，２５Ａ
〜２５Ｃ……バー、２６，２６Ａ，２６Ｂ……支
点、３０，３６ａ，３６ｂ……プツシユロツド、
３１ａ，３１ｂ，３4a₁，３４a₂，３４b₁，３４
b₂，３５ａ……ピン、３３Ａ，３３Ｂ……Ｌ型バ
ー。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも１つの軸まわりに作用するモーメ
ントを検出する軸力センサの検出部に、前記軸と
直交する面内にあり、かつ、両端部分にそれぞれ
第１の負荷点と第２の負荷点とを有する変換バー
を固定した軸力センサ検定装置において、前記第
１の負荷点および前記第２の負荷点に伝達される
べき負荷を１つの負荷から分割して与えられる第
３の負荷点および第４の負荷点を有する載荷バー
と、前記第１の負荷点と前記第３の負荷点間およ
び前記第２の負荷点と前記第４の負荷点間のうち
の少なくとも一方に介在して前記載荷バー側から
の負荷を前記変換バー側へ方向を変換して伝達す
る１つの剛体部材およびこの剛体部材の支点で構
成される負荷方向変換機構とを設け、前記変換バ
ーの前端部分に大きさ等しく方向反対の負荷が作
用するようにしたことを特徴とする軸力センサ検
定装置。２特許請求の範囲第１項において、前記負荷方
向変換機構は、一端部分に前記変換バーの一方の
負荷点と連結された負荷点および他端部分に前記
載荷バーの一方の負荷点に連結された負荷点を有
する直線状の前記剛体部材を前記支点まわりに回
動させるてこ機構であることを特徴とする軸力セ
ンサ検定装置。３特許請求の範囲第２項において、前記変換バ
ーの一方の負荷点と前記剛体部材の負荷点とを連
結する連結手段は、リンク機構であることを特徴
とする軸力センサ検定装置。４特許請求の範囲第１項において、前記負荷方
向変換機構は、前記第１の負荷点と前記第３の負
荷点間および前記第２の負荷点と前記第４の負荷
点間のそれぞれに介在し、一端部分に前記変換バ
ーの一方の負荷点と連結された負荷点および他端
部分に前記載荷バーの一方の負荷点に連結された
負荷点を有し、かつ、所定角度に曲げられた前記
剛体部材を前記支点まわりに回動させるてこ機構
であることを特徴とする軸力センサ検定装置。５軸力センサの検出部に、この検出部の軸と直
交する面内にあり、かつ、両端部分にそれぞれ第
１の負荷点と第２の負荷点とを有する変換バーを
固定した軸力センサ検定装置において、前記第１
の負荷点および前記第２の負荷点に伝達されるべ
き負荷を１つの負荷から分割して与えられる第３
の負荷点および第４の負荷点を有する第１の載荷
バーと、前記第１の負荷点と前記第３の負荷点間
および前記第２の負荷点と前記第４の負荷点間に
介在して前記第１の載荷バー側からの負荷を前記
変換バー側へ方向を変換して伝達する１つの剛体
部材およびこの剛体部材の支点で構成される負荷
方向変換機構と、一方の負荷点が前記第１の負荷
点に連結され他方の負荷点が前記第２の負荷点に
連結される第２の載荷バーと、一方の負荷点が前
記第３の負荷点と前記負荷方向変換機構との間に
介在し、かつ、他方の負荷点が前記第２の負荷点
と前記第２の載荷バーの他方の負荷点との間に介
在する第３の載荷バーと、一方の負荷点が前記第
４の負荷点と前記負荷方向変換機構との間に介在
し、かつ、他方の負荷点が前記第１の負荷点と前
記第２の載荷バーの一方の負荷点との間に介在す
る第４の載荷バーとを設けたことを特徴とする軸
力センサ検定装置。