JPH0676932B2 - 荷重検出器 - Google Patents
荷重検出器Info
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- JPH0676932B2 JPH0676932B2 JP61195604A JP19560486A JPH0676932B2 JP H0676932 B2 JPH0676932 B2 JP H0676932B2 JP 61195604 A JP61195604 A JP 61195604A JP 19560486 A JP19560486 A JP 19560486A JP H0676932 B2 JPH0676932 B2 JP H0676932B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体に作用する荷重（力、モーメント）を検
出する荷重検出器に関する。
出する荷重検出器に関する。
荷重検出器には種々の型のものがあるが、その中でも特
開昭61−57825号公報で提案されている平行たわみ梁構
造を用いた荷重検出器が優れた特徴を備えている。この
ような荷重検出器を図により説明する。
開昭61−57825号公報で提案されている平行たわみ梁構
造を用いた荷重検出器が優れた特徴を備えている。この
ような荷重検出器を図により説明する。
第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は平行たわみ梁構造の側
面図である。図で、X,Y,Zは座標軸を示す（Ｙ軸は紙面
に垂直な方向）。1,2は剛体部、3,3′は剛体部１と剛体
部２とを連結する薄肉部である。薄肉部3,3′は平板形
状であり、互いに平行に配置されている。剛体部1,2お
よび薄肉部3,3′により平行たわみ梁構造４が構成され
る。この平行たわみ梁構造４は、１つの剛体ブロツクに
Ｙ軸方向の方形の貫通孔５を形成することにより構成さ
れる。6a〜6dは薄肉部3,3′における剛体部1,2との連結
部分近辺に貼着されたひずみゲージを示す。７は剛体部
１が固定される固定部である。
面図である。図で、X,Y,Zは座標軸を示す（Ｙ軸は紙面
に垂直な方向）。1,2は剛体部、3,3′は剛体部１と剛体
部２とを連結する薄肉部である。薄肉部3,3′は平板形
状であり、互いに平行に配置されている。剛体部1,2お
よび薄肉部3,3′により平行たわみ梁構造４が構成され
る。この平行たわみ梁構造４は、１つの剛体ブロツクに
Ｙ軸方向の方形の貫通孔５を形成することにより構成さ
れる。6a〜6dは薄肉部3,3′における剛体部1,2との連結
部分近辺に貼着されたひずみゲージを示す。７は剛体部
１が固定される固定部である。
このような平行たわみ梁構造４の剛体部２に、Ｚ軸方方
向の力F2を作用させると、平行たわみ梁構造４はその薄
肉部3,3′の変形により、第４図（ｂ）に示すように変
形する。又、剛体部２にＹ軸方向の軸まわりのモーメン
トＭＹを作用させると、平行たわみ梁構造４はその薄肉
部3,3′の変形により、第４図（ｃ）に示すように変形
する。さらに図示されていないが、剛体部２のＸ軸方向
の軸まわりのモーメントを作用させた場合も、平行たわ
み梁構造４は変形する。これらの変形に応じて各部のひ
ずみゲージ6a〜6dに伸縮ひずみが生じ、これに応じてそ
の抵抗値が変化する。したがつて、ひずみゲージの貼着
個所を選定し、これらひずみゲージにより適宜の電気回
路を構成すれば、その電気回路の出力により上記力やモ
ーメントの大きさを検出することができ。そして、この
ような平行たわみ梁構造４を適宜組合わすことにより、
X,Y,Z軸方向の力およびX,Y,Z軸まわりのモーメントのす
べてを検出し得る荷重検出器を構成することができる。
向の力F2を作用させると、平行たわみ梁構造４はその薄
肉部3,3′の変形により、第４図（ｂ）に示すように変
形する。又、剛体部２にＹ軸方向の軸まわりのモーメン
トＭＹを作用させると、平行たわみ梁構造４はその薄肉
部3,3′の変形により、第４図（ｃ）に示すように変形
する。さらに図示されていないが、剛体部２のＸ軸方向
の軸まわりのモーメントを作用させた場合も、平行たわ
み梁構造４は変形する。これらの変形に応じて各部のひ
ずみゲージ6a〜6dに伸縮ひずみが生じ、これに応じてそ
の抵抗値が変化する。したがつて、ひずみゲージの貼着
個所を選定し、これらひずみゲージにより適宜の電気回
路を構成すれば、その電気回路の出力により上記力やモ
ーメントの大きさを検出することができ。そして、この
ような平行たわみ梁構造４を適宜組合わすことにより、
X,Y,Z軸方向の力およびX,Y,Z軸まわりのモーメントのす
べてを検出し得る荷重検出器を構成することができる。
前記特開昭61−57825号公報にはこのような荷重検出器
が示されている。これを第５図により簡単に説明する。
第５図は従来の荷重検出器の斜視図である。図でX,Y,Z
はこの荷重検出器の中心を通る座標軸を示す。10は中心
剛体部、11A,11Bは中心剛体部10からＹ軸方向に張出し
た張出し部、11C,11Dは中心剛体部10からＸ軸方向に張
出した張出し部である。12a〜12dはそれぞれ各張出し部
11A〜11Dの端部となる周辺剛体部を示す。各張出し部11
A〜11Dには第４図（ａ）に示す平行たわみ梁構造４が構
成されている。13は中心剛体部10の中心においてＺ軸に
沿つてあけられた貫通孔である。各張出し部11A〜11Dの
隣接するものの中間部分から貫通孔13まで方形の貫通孔
が形成され、これにより４つの平行たわみ梁構造４が中
心剛体部10に構成されることになる。14は周辺剛体部12
c,12dに連結された環状体、15は周辺剛体部12a,12bに連
結された環状体である。各平行たわみ梁構造４の適宜個
所にはひずみゲージ６が貼着されている。
が示されている。これを第５図により簡単に説明する。
第５図は従来の荷重検出器の斜視図である。図でX,Y,Z
はこの荷重検出器の中心を通る座標軸を示す。10は中心
剛体部、11A,11Bは中心剛体部10からＹ軸方向に張出し
た張出し部、11C,11Dは中心剛体部10からＸ軸方向に張
出した張出し部である。12a〜12dはそれぞれ各張出し部
11A〜11Dの端部となる周辺剛体部を示す。各張出し部11
A〜11Dには第４図（ａ）に示す平行たわみ梁構造４が構
成されている。13は中心剛体部10の中心においてＺ軸に
沿つてあけられた貫通孔である。各張出し部11A〜11Dの
隣接するものの中間部分から貫通孔13まで方形の貫通孔
が形成され、これにより４つの平行たわみ梁構造４が中
心剛体部10に構成されることになる。14は周辺剛体部12
c,12dに連結された環状体、15は周辺剛体部12a,12bに連
結された環状体である。各平行たわみ梁構造４の適宜個
所にはひずみゲージ６が貼着されている。
上記荷重検出器においては、各張出し部11A〜11Dに構成
された平行たわみ梁構造４によりＸ軸およびＹ軸に沿う
方向の力、ならびにＺ軸まわりのモーメントが検出さ
れ、又、中心剛体部10に構成された平行たわみ梁構造４
によりＺ軸に沿う方向の力、およびＸ軸,Y軸まわりのモ
ーメントが検出される。即ち、上記荷重検出器はすべて
の力およびモーメントを検出することができる。
された平行たわみ梁構造４によりＸ軸およびＹ軸に沿う
方向の力、ならびにＺ軸まわりのモーメントが検出さ
れ、又、中心剛体部10に構成された平行たわみ梁構造４
によりＺ軸に沿う方向の力、およびＸ軸,Y軸まわりのモ
ーメントが検出される。即ち、上記荷重検出器はすべて
の力およびモーメントを検出することができる。
ところで、上記荷重検出器におけるＺ軸に沿う力ＦＺ,X
軸まわりのモーメントＭＸ、およびＹ軸まわりのモーメ
ンＭＹを検出する平行たわみ梁構造４は中心剛体部10に
構成されており、荷重検出器の中心近くに位置してい
る。このため、荷重検出器にモーメントＭＸ,MＹが作用
したとき、当該平行たわみ梁構造４に作用する力が大き
くなり、その薄肉部3,3′に大きな応力が発生する。即
ち、モーメントは、作用した力とその作用点からの距離
との積であるので、距離が小さい程（中心に近い位置
程）作用する力は大きくなることになる。したがつて、
上記荷重検出器においては力ＦＺが作用したときに比較
してモーメントＭＸ,MＹが作用したときの薄肉部3,3′
に発生する応力が大きくなる。この結果、上記荷重検出
器はモーメンントＭＸ,MＹの定格荷重としてあまり大き
な値を選定することはできないという欠点があつた。
軸まわりのモーメントＭＸ、およびＹ軸まわりのモーメ
ンＭＹを検出する平行たわみ梁構造４は中心剛体部10に
構成されており、荷重検出器の中心近くに位置してい
る。このため、荷重検出器にモーメントＭＸ,MＹが作用
したとき、当該平行たわみ梁構造４に作用する力が大き
くなり、その薄肉部3,3′に大きな応力が発生する。即
ち、モーメントは、作用した力とその作用点からの距離
との積であるので、距離が小さい程（中心に近い位置
程）作用する力は大きくなることになる。したがつて、
上記荷重検出器においては力ＦＺが作用したときに比較
してモーメントＭＸ,MＹが作用したときの薄肉部3,3′
に発生する応力が大きくなる。この結果、上記荷重検出
器はモーメンントＭＸ,MＹの定格荷重としてあまり大き
な値を選定することはできないという欠点があつた。
さらに、上記荷重検出器はその形状が比較的複雑であ
り、加工に手間を要するという問題もあつた。
り、加工に手間を要するという問題もあつた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、モー
メントの定格荷重として大きな値を選定することがで
き、しかも構造が簡素で加工が容易な直交する３軸方向
の力および当該３軸まわりのモーメントを検出する荷重
検出器を提供することにある。
メントの定格荷重として大きな値を選定することがで
き、しかも構造が簡素で加工が容易な直交する３軸方向
の力および当該３軸まわりのモーメントを検出する荷重
検出器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、剛体部を貫通す
る貫通孔により形成された互いに平行な薄肉部で構成さ
れる平行たわみ梁構造を複数備え、かつ、前記各薄肉部
のたわみ量を検出する検出手段を備え、互いに直交する
３軸方向の力および当該３軸まわりのモーメントを検出
する荷重検出器において、中心剛体部と、この中心剛体
部から90度の間隔で張出した４つの剛体の張出し部とを
設けるとともに、これら各張出し部の端部に、前記平行
たわみ梁構造を、対称位置にあるものの各薄肉部の面が
互いに直交するように設置したことを特徴とする。
る貫通孔により形成された互いに平行な薄肉部で構成さ
れる平行たわみ梁構造を複数備え、かつ、前記各薄肉部
のたわみ量を検出する検出手段を備え、互いに直交する
３軸方向の力および当該３軸まわりのモーメントを検出
する荷重検出器において、中心剛体部と、この中心剛体
部から90度の間隔で張出した４つの剛体の張出し部とを
設けるとともに、これら各張出し部の端部に、前記平行
たわみ梁構造を、対称位置にあるものの各薄肉部の面が
互いに直交するように設置したことを特徴とする。
荷重検出器に力、モーメントが作用すると、そのＸ軸,Y
軸,Z軸成分に応じて各平行たわみ梁構造の薄肉部が変形
する。この場合、各平行たわみ梁は荷重検出器の中心か
ら離れた位置にあるので、モーメントによつてその薄肉
部に発生する過大な応力は抑制される。薄肉部の変形は
適宜の手段でこれに応じた信号としてとり出され、この
信号に基づいて荷重が検出される。
軸,Z軸成分に応じて各平行たわみ梁構造の薄肉部が変形
する。この場合、各平行たわみ梁は荷重検出器の中心か
ら離れた位置にあるので、モーメントによつてその薄肉
部に発生する過大な応力は抑制される。薄肉部の変形は
適宜の手段でこれに応じた信号としてとり出され、この
信号に基づいて荷重が検出される。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図であ
る。図で、X,Y,Zは荷重検出器の中心を通る座標軸を示
す。20は中心剛体部、21A,21Bは中心剛体部20からＹ軸
方向に延びる張出し部、21C,21Dは中心剛体部20からＸ
軸方向に延びる張出し部である。22a〜22dはそれぞれ各
張出し部21A〜21Dの端部となる周辺剛体部である。23は
周辺剛体部22c,22dに連結された環状体、24は周辺剛体
部22a,22bに連結された環状体である。各環状体23,24は
荷重検出の対象となる物体の所定個所に固定される。
る。図で、X,Y,Zは荷重検出器の中心を通る座標軸を示
す。20は中心剛体部、21A,21Bは中心剛体部20からＹ軸
方向に延びる張出し部、21C,21Dは中心剛体部20からＸ
軸方向に延びる張出し部である。22a〜22dはそれぞれ各
張出し部21A〜21Dの端部となる周辺剛体部である。23は
周辺剛体部22c,22dに連結された環状体、24は周辺剛体
部22a,22bに連結された環状体である。各環状体23,24は
荷重検出の対象となる物体の所定個所に固定される。
4A,4B,4C,4Dはそれぞぞれ張出し部21A,21B,21C,21Dに設
けられた平行たわみ梁構造を示し、第４図（ａ）に示す
構造と同じ構造である。平行たわみ梁構造4Aはその薄肉
部3,3′がＹ軸とＺ軸でなす平面に平行な平面（Ｙ−Ｚ
平面）となるように設けられ、平行たわみ梁構造4Dはそ
の薄肉部3,3′がＸ−Ｚ平面となるように設けられ、
又、平行たわみ梁構造4B,4Cはその薄肉部3,3′がＸ−Ｙ
平面となるように設けられている。各薄肉部3,3′には
ひずみゲージが貼着されるが、その図示は省略する。
けられた平行たわみ梁構造を示し、第４図（ａ）に示す
構造と同じ構造である。平行たわみ梁構造4Aはその薄肉
部3,3′がＹ軸とＺ軸でなす平面に平行な平面（Ｙ−Ｚ
平面）となるように設けられ、平行たわみ梁構造4Dはそ
の薄肉部3,3′がＸ−Ｚ平面となるように設けられ、
又、平行たわみ梁構造4B,4Cはその薄肉部3,3′がＸ−Ｙ
平面となるように設けられている。各薄肉部3,3′には
ひずみゲージが貼着されるが、その図示は省略する。
次に、第１図に示す本実施例の荷重検出器による荷重検
出器を第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）および第３図を参
照しながら説明する。第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は
Ｘ軸方向の張出し部の斜視図である。各図で、第１図に
示す部分と同一部分には同一符号が付されている。な
お、説明を容易にするため、平行たわみ梁構造4Cの薄肉
部を3c,3c′とし、平行たわみ梁構造4Dの薄肉部を3d,3
d′とする。第２図（ａ）〜（ｃ）に示す構造の場合、
周辺剛体部22c,22dは適宜固定されていて変形しないも
のとし、中心剛体部20に力、モーメントを作用させたと
きの各薄肉部3c,3c′,3d,3d′の変形について考える。
なお、これは第１図に示す環状体24に力、モーメントを
作用させるのと同じ状態である。6e〜6lは各薄肉部3c,3
c′,3d,3d′に貼着されたひずみゲージである。
出器を第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）および第３図を参
照しながら説明する。第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は
Ｘ軸方向の張出し部の斜視図である。各図で、第１図に
示す部分と同一部分には同一符号が付されている。な
お、説明を容易にするため、平行たわみ梁構造4Cの薄肉
部を3c,3c′とし、平行たわみ梁構造4Dの薄肉部を3d,3
d′とする。第２図（ａ）〜（ｃ）に示す構造の場合、
周辺剛体部22c,22dは適宜固定されていて変形しないも
のとし、中心剛体部20に力、モーメントを作用させたと
きの各薄肉部3c,3c′,3d,3d′の変形について考える。
なお、これは第１図に示す環状体24に力、モーメントを
作用させるのと同じ状態である。6e〜6lは各薄肉部3c,3
c′,3d,3d′に貼着されたひずみゲージである。
今、Ｚ軸方向の力ＦＺを中心剛体部20に作用させると、
薄肉部3c,3c′にはＹ軸に垂直な方向の剪断変形とＸ軸
方向の引張、圧縮変形が生じ、薄肉部3c,3c′は第２図
（ｂ）に示すように変形する。このとき、ひずみゲージ
6e,6gは伸び、ひずみゲージ6f,6hは縮む。そこで、これ
ら各ひずみゲージ6e〜6hでブリツジ回路を構成すれば力
ＦＺを検出することができる。このブリツジ回路を第第
３図に示す。
薄肉部3c,3c′にはＹ軸に垂直な方向の剪断変形とＸ軸
方向の引張、圧縮変形が生じ、薄肉部3c,3c′は第２図
（ｂ）に示すように変形する。このとき、ひずみゲージ
6e,6gは伸び、ひずみゲージ6f,6hは縮む。そこで、これ
ら各ひずみゲージ6e〜6hでブリツジ回路を構成すれば力
ＦＺを検出することができる。このブリツジ回路を第第
３図に示す。
第３図は力ＦＺを検出するブリツジ回路の回路図であ
る。図で、6e〜6hは第２図（ａ）〜（ｃ）に示すひずみ
ゲージ、Einは直流電源、Eoutはブリツジ回路の出力信
号である。逆の変形（伸びと縮み）を生じる関係にある
ひずみゲージは対称的に接続されている。各ひずみゲー
ジ6e〜6hの変形によりこれに応じてその抵抗値が変化
し、したがつて出力信号Eoutも変化する。結局、出力信
号Eoutは力ＦＺに比例した値となるので、これにより力
ＦＺを検出することができる。
る。図で、6e〜6hは第２図（ａ）〜（ｃ）に示すひずみ
ゲージ、Einは直流電源、Eoutはブリツジ回路の出力信
号である。逆の変形（伸びと縮み）を生じる関係にある
ひずみゲージは対称的に接続されている。各ひずみゲー
ジ6e〜6hの変形によりこれに応じてその抵抗値が変化
し、したがつて出力信号Eoutも変化する。結局、出力信
号Eoutは力ＦＺに比例した値となるので、これにより力
ＦＺを検出することができる。
次に、Ｙ軸まわりのモーメントＭＹを中心剛体部20に作
用させた場合には、第２図（ｂ）に示すように、薄肉部
3c,3c′には力ＦＺを作用させた場合と類似の変形が生
じる。ただし、前記剪断変形の正負が逆になるため、両
変形は厳密には同じではない。ここで、モーメントＭＹ
を検出するためのひずみゲージを、薄肉部3cのひずみゲ
ージ6e〜6hの貼着位置と対応する薄肉部3c′上の位置に
貼着しておけば、これらひずみゲージで第３図に示すと
同様のブリツジ回路を構成することにより、モーメント
ＭＹを検出することができる。
用させた場合には、第２図（ｂ）に示すように、薄肉部
3c,3c′には力ＦＺを作用させた場合と類似の変形が生
じる。ただし、前記剪断変形の正負が逆になるため、両
変形は厳密には同じではない。ここで、モーメントＭＹ
を検出するためのひずみゲージを、薄肉部3cのひずみゲ
ージ6e〜6hの貼着位置と対応する薄肉部3c′上の位置に
貼着しておけば、これらひずみゲージで第３図に示すと
同様のブリツジ回路を構成することにより、モーメント
ＭＹを検出することができる。
さらに、Ｘ軸まわりのモーメントＭＸを中心剛体部20に
作用させた場合、中心剛体部20全体がＸ軸まわりに回転
した変形となる。この場合、薄肉部3c,3c′,3d,3d′に
は第２図（ｃ）に示すような変形が生じる。この変形に
より、ひずみゲージ6i,6lは伸び、ひずみゲージ6j,6kは
縮む。これらひずみゲージ6i〜6lで第３図に括弧で示す
ようにブリツジ回路を構成すれば、その出力信号Eoutは
モーメントＭＸに比例し、これによりモーメントＭＸを
検出することができる。
作用させた場合、中心剛体部20全体がＸ軸まわりに回転
した変形となる。この場合、薄肉部3c,3c′,3d,3d′に
は第２図（ｃ）に示すような変形が生じる。この変形に
より、ひずみゲージ6i,6lは伸び、ひずみゲージ6j,6kは
縮む。これらひずみゲージ6i〜6lで第３図に括弧で示す
ようにブリツジ回路を構成すれば、その出力信号Eoutは
モーメントＭＸに比例し、これによりモーメントＭＸを
検出することができる。
又、Ｙ軸方向の力ＦＹを中心剛体部20に作用させた場合
には、薄肉部3d,3d′が第２図（ｂ）に示す薄肉部3c,3
c′の変形と同様の態様で変形する。この変形を、例え
ば薄肉部3d′に貼着した４枚のひずみゲージによりとり
出し、これらひずみゲージででブリツジ回路を構成する
ことにより力ＦＹを検出することができるのは上記の説
明から明らかである。
には、薄肉部3d,3d′が第２図（ｂ）に示す薄肉部3c,3
c′の変形と同様の態様で変形する。この変形を、例え
ば薄肉部3d′に貼着した４枚のひずみゲージによりとり
出し、これらひずみゲージででブリツジ回路を構成する
ことにより力ＦＹを検出することができるのは上記の説
明から明らかである。
以上、張出し部21C,21Dによる力およびモーメントの検
出について述べたが、張出し部21A,21Bによる力および
モーメントの検出も全く同様に行なわれる。結局、第１
図に示す荷重検出器によりＸ軸,Y軸,Z軸方向の力成分、
およびＸ軸,Y軸,Z軸まわりのモーメント成分を検出する
ことができる。
出について述べたが、張出し部21A,21Bによる力および
モーメントの検出も全く同様に行なわれる。結局、第１
図に示す荷重検出器によりＸ軸,Y軸,Z軸方向の力成分、
およびＸ軸,Y軸,Z軸まわりのモーメント成分を検出する
ことができる。
ここで、第１図に示す荷重検出器に力ＦＸ,FＹ,FＺ，モ
ーメントＭＸ,MＹ,MＺを作用させた場合の各平行たわみ
梁構造の薄肉部の変形の態様および検出に使用する薄肉
部を次表にまとめてみる。
ーメントＭＸ,MＹ,MＺを作用させた場合の各平行たわみ
梁構造の薄肉部の変形の態様および検出に使用する薄肉
部を次表にまとめてみる。
なお、上記表中、第２図（ｂ）の変形とは第２図（ｂ）
に示される薄肉部3c,3c′と同じような変形態様、第２
図（ｃ）の変形とは第２図（ｃ）に示される薄肉部3d,3
d′と同じような変形態様をいう。
に示される薄肉部3c,3c′と同じような変形態様、第２
図（ｃ）の変形とは第２図（ｃ）に示される薄肉部3d,3
d′と同じような変形態様をいう。
ところで、第３図（ｂ）に示される薄肉部3c,3c′のよ
うな変形は力によつても、又、モーメントによつても生
じる。即ち、例えば、力ＦＸを検出するには、上記の表
から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部の変形を利用すること
になる。一方、モーメントＭＺを検出するには、やはり
上記の表から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部又は平行たわ
み梁構造4Dの薄肉部の変形を利用することができ、これ
はモーメントＭＺが作用したとき、それに応じて平行た
わみ梁構造4Aの薄肉部が変形することを意味する。これ
を平行たわみ梁構造4Aの薄肉部からみると、そこに貼着
されたひずみゲージによるブリツジ回路からは力ＦＸが
作用した場合も、モーメントＭＺが作用した場合もそれ
ぞれに応じた出力信号Eoutが出力されることになる。し
たがつて、その出力信号Eoutをみただけでは、それが力
ＦＸの作用によるものかモーメントＭＺの作用によるも
のか区別することができないことになる。この問題を解
決し、作用した荷重を区別するには次の手段を用いれば
よい。以下、この手段を説明する。
うな変形は力によつても、又、モーメントによつても生
じる。即ち、例えば、力ＦＸを検出するには、上記の表
から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部の変形を利用すること
になる。一方、モーメントＭＺを検出するには、やはり
上記の表から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部又は平行たわ
み梁構造4Dの薄肉部の変形を利用することができ、これ
はモーメントＭＺが作用したとき、それに応じて平行た
わみ梁構造4Aの薄肉部が変形することを意味する。これ
を平行たわみ梁構造4Aの薄肉部からみると、そこに貼着
されたひずみゲージによるブリツジ回路からは力ＦＸが
作用した場合も、モーメントＭＺが作用した場合もそれ
ぞれに応じた出力信号Eoutが出力されることになる。し
たがつて、その出力信号Eoutをみただけでは、それが力
ＦＸの作用によるものかモーメントＭＺの作用によるも
のか区別することができないことになる。この問題を解
決し、作用した荷重を区別するには次の手段を用いれば
よい。以下、この手段を説明する。
まず、第１図に示す構造における各平行たわみ梁構造の
薄肉部に、前記の表にしたがつてひずみゲージを貼着す
る。そして、各検出対象荷重ＦＸ,FＹ,FＺ,MＸ,MＹ,MＺ
毎にこれらひずみゲージによりブリツジ回路を構成す
る。このようにして荷重検出器を構成した後、この荷重
検出器に順次既知の荷重を負荷してゆき、それぞれの場
合について上記６つのブリツジ回路の出力を測定すると
いう校正作業を繰返えす。この結果、次式を得ることが
できる。
薄肉部に、前記の表にしたがつてひずみゲージを貼着す
る。そして、各検出対象荷重ＦＸ,FＹ,FＺ,MＸ,MＹ,MＺ
毎にこれらひずみゲージによりブリツジ回路を構成す
る。このようにして荷重検出器を構成した後、この荷重
検出器に順次既知の荷重を負荷してゆき、それぞれの場
合について上記６つのブリツジ回路の出力を測定すると
いう校正作業を繰返えす。この結果、次式を得ることが
できる。
ここで、各荷重ＦＸ,FＹ,FＺ,MＸ,MＹ,MＺに対して校正
された各ブリツジ回路の出力をE1〜E6で表すと、 （４）式に示されるように、 は荷重と出力と変換マトリツクスである。上記校正作業
はこの変換マトリツクスを求める作業である。この作業
を上記各式に基づいて具体的に述べると次のようにな
る。
された各ブリツジ回路の出力をE1〜E6で表すと、 （４）式に示されるように、 は荷重と出力と変換マトリツクスである。上記校正作業
はこの変換マトリツクスを求める作業である。この作業
を上記各式に基づいて具体的に述べると次のようにな
る。
例えば、上記荷重検出器に既知の力ＦＸのみを作用させ
ると（１）式は次のように表わされる。
ると（１）式は次のように表わされる。
（５）式中、ＦＸは既知、E1〜E6は測定により得られる
値であるから、（５）式によりC11〜C61を求めることが
できる。同様に、力ＦＹ,FＺ，モーメントＭＸ,MＹ,MＺ
を個別に荷重検出器に作用させてゆけば、変換マトリツ
クス を完成することができる。
値であるから、（５）式によりC11〜C61を求めることが
できる。同様に、力ＦＹ,FＺ，モーメントＭＸ,MＹ,MＺ
を個別に荷重検出器に作用させてゆけば、変換マトリツ
クス を完成することができる。
ここで、（１）式の両辺に変換マトリツクス の逆行列 を乗じると次式を得ることができる。
結局、（６）式に基づいて荷重検出器に作用した荷重の
各軸の成分を知ることができる。即ち、荷重検出器に未
知の荷重が作用したとき、66つのブリツジ回路の出力 を測定して（６）式の演算（補償演算）を実行すれば、
当該未知の荷重を、各軸成分毎に区別して求めることが
できる。
各軸の成分を知ることができる。即ち、荷重検出器に未
知の荷重が作用したとき、66つのブリツジ回路の出力 を測定して（６）式の演算（補償演算）を実行すれば、
当該未知の荷重を、各軸成分毎に区別して求めることが
できる。
本実施例では、第１図に示す構造としたので、荷重の検
出に携わる平行たわみ梁構造はすべて荷重検出器の中心
部分から離れた個所に配置されることになり、従来の荷
重検出器において、中心部分近くの平行たわみ梁構造の
薄肉部に過大な応力が生じるという問題を解決すること
ができ、ひいては、従来と等しい大きさの荷重検出器を
構成した場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな
値に選定することができる。
出に携わる平行たわみ梁構造はすべて荷重検出器の中心
部分から離れた個所に配置されることになり、従来の荷
重検出器において、中心部分近くの平行たわみ梁構造の
薄肉部に過大な応力が生じるという問題を解決すること
ができ、ひいては、従来と等しい大きさの荷重検出器を
構成した場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな
値に選定することができる。
又、張出し部を単純な十文字状とし、薄肉部形成のため
の貫通孔の数も４つ済むので従来の荷重検出器に比べて
全体構造が簡素となり、加工も容易となつて、荷重検出
器を安価に製作することができる。
の貫通孔の数も４つ済むので従来の荷重検出器に比べて
全体構造が簡素となり、加工も容易となつて、荷重検出
器を安価に製作することができる。
〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明では、４つの張出し部の端部
にそれぞれ平行たわみ梁構造を設け、対称位置にある各
平行たわみ梁構造の薄肉部の面を互いに直交するように
構成したので、単に、直交する３つの軸方向の力および
当該３つの軸まわりのモーメントを全て検出することが
できるばかりでなく、これら各平行たわみ梁構造を中心
部分から離れた個所に配置して平行たわみ梁構造の薄肉
部に過大な応力が発生するのを避けることができ、ひい
ては、従来のものと等しい大きさの荷重検出器を構成し
た場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな値に選
定することができる。さらに、全体構造が簡素であるの
で加工も容易となり、価格を低減することができる。
にそれぞれ平行たわみ梁構造を設け、対称位置にある各
平行たわみ梁構造の薄肉部の面を互いに直交するように
構成したので、単に、直交する３つの軸方向の力および
当該３つの軸まわりのモーメントを全て検出することが
できるばかりでなく、これら各平行たわみ梁構造を中心
部分から離れた個所に配置して平行たわみ梁構造の薄肉
部に過大な応力が発生するのを避けることができ、ひい
ては、従来のものと等しい大きさの荷重検出器を構成し
た場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな値に選
定することができる。さらに、全体構造が簡素であるの
で加工も容易となり、価格を低減することができる。
第１図は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図、第
２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図に示すＸ軸方向の
張出し部の斜視図、第３図は第２図（ａ）に示すひずみ
ゲージのブリツジ回路の回路図、第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は平行たわみ梁構造の側面図、第５図は
従来の荷重検出器の斜視図である。 4A,4B,4C,4D……平行たわみ梁構造、20……中心剛体
部、21A,21B,21C,21D……張出し部。
２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図に示すＸ軸方向の
張出し部の斜視図、第３図は第２図（ａ）に示すひずみ
ゲージのブリツジ回路の回路図、第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は平行たわみ梁構造の側面図、第５図は
従来の荷重検出器の斜視図である。 4A,4B,4C,4D……平行たわみ梁構造、20……中心剛体
部、21A,21B,21C,21D……張出し部。
Claims (1)
- 【請求項１】剛体部を貫通する貫通孔により形成された
互いに平行な薄肉部で構成される平行たわみ梁構造を複
数備え、かつ、前記各薄肉部のたわみ量を検出する検出
手段を備え、互いに直交する３軸方向の力および当該３
軸まわりのモーメントを検出する荷重検出器において、
中心剛体部と、この中心剛体部から90度の間隔で張出し
た４つの剛体の張出し部とを設けるとともに、これら各
張出し部の端部に、前記平行たわみ梁構造を、対称位置
にあるものの各薄肉部の面が互いに直交するように設置
したことを特徴とする荷重検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61195604A JPH0676932B2 (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 荷重検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61195604A JPH0676932B2 (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 荷重検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6352028A JPS6352028A (ja) | 1988-03-05 |
| JPH0676932B2 true JPH0676932B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=16343920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61195604A Expired - Lifetime JPH0676932B2 (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 荷重検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676932B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11571558B2 (en) | 2015-09-21 | 2023-02-07 | Carefusion 303, Inc. | Priming device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW343264B (en) * | 1996-07-30 | 1998-10-21 | Sharp Kk | Air conditioner having a humidifying function |
| JP2006242675A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Nitta Ind Corp | 抵抗型センサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888633A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-26 | Yotaro Hatamura | 荷重変換器 |
-
1986
- 1986-08-22 JP JP61195604A patent/JPH0676932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11571558B2 (en) | 2015-09-21 | 2023-02-07 | Carefusion 303, Inc. | Priming device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6352028A (ja) | 1988-03-05 |
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