JPH0695036B2

JPH0695036B2 - 重量測定装置

Info

Publication number: JPH0695036B2
Application number: JP60074747A
Authority: JP
Inventors: 博福山; 泰雄鈴木; 茂吉田; 博英田口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPS61233324A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、中央部分と周囲部分とを少なくとも４ヶ所
の梁で連結し、中央部分を荷重がかかる荷重板に構成
し、各梁にひずみゲージを接着し、荷重板にかかる荷重
を各梁の個所でのひずみ量として電気的に増幅して検出
し表示するように構成した車両等の重量を測定するため
の重量測定装置に関する。

〔従来の技術〕

ひずみゲージを使用した従来の重量測定装置としては、
特公昭49−9784号公報（以下従来例１という）、特開昭
50−86368号公報（以下従来例２という）、特開昭51−1
31659号公報（以下従来例３という）に夫々記載のもの
が知られている。

従来例１に記載のものは、周囲部分が底板でつながり、
全体形状が上面開口の箱形であり、この箱内に中央部分
が周囲部分の底板から浮いた状態でセットされている。
箱形の周囲部分の４つの側壁中対向する２つの側壁と中
央部分のこれら側壁に対向する端面との間を夫々２本の
梁でつなぎ、これらの梁の両側面にひずみゲージを設け
たものである。これら中央部分、周囲部分、梁は夫々別
個独立の部材であり、これらの部材を組立てるようにな
っている。

従来例２に記載のものは、中空の四角柱状の部材を４本
組立てて井桁状の周囲部分を構成し、四角柱状部材の長
い２本の底面よりも短い２本の底面の方が上方にあり、
設置個所に周囲部分を載置すると、長い２本の底面のみ
が設置個所にコンタクトする。この周囲部分に囲まれた
個所に中央部分を設けるが、棒状の部材（ロードセル）
を中央部分に貫通させ、その両端を周囲部分に取付け、
両端で中央部分を支持している。中央部分，周囲部分，
棒状部材（ロードセル）は夫々別個の独立部材であり、
これらを組立てるようになっている。

従来例３に記載のものは、載荷板と荷重変換器の間およ
び荷重変換器と底板の間をボトルで締結して一体構造と
なしたものである。荷重変換器は車両の走行方向に長い
平坦な上面を有し、この走行方向に対し、入口と出口に
それぞれ荷重支持部を有し、載荷板と荷重変換器の平坦
な上面で車輪荷重を伝授し、この平坦な上面を形成する
厚み部と荷重支持部のそれぞれとの間に、載荷荷重に対
して剪断ひずみを検出するため一部に縦孔を有する起歪
部を設け、この縦孔の内面にひずみゲージを装着し、こ
のひずみゲージに防水，防湿の手段を施したものであ
る。

〔解決しようとする問題点〕

従来例１〜３ともに、複数の部材を組立てるものであ
り、一体板状構造物ではない。そのため、部品点数が多
くなり、厚みも薄くするには限度があるものである。従
来例１では、周囲部分が中央部分全体をカバーする底を
有するので、この底の厚み分はどうしても厚くならざる
を得ないものであり、さらに中央部分の上には上側板も
取付けてあり、この上側板の厚みも付加されるものであ
る。

従来例３は、多数の棒状の荷重変換器を使用するので、
使用するひずみゲージの数も多くなり、載荷板上に車両
が乗ると、棒状の複数の荷重変換器の両端にある荷重支
持部は、車両重量により中央部が下側へたわむのに伴っ
て外側へ拡開しようとする。底板の側面板がこのような
拡開を阻止しようとするが、所定の荷重以上の荷重が加
わると、荷重支持部も側面板も外側へ拡開してしまうお
それがある。荷重支持部が外側へ拡開すると、荷重支持
部の底面が浮き上り、起歪部も弓なりになってしまう。
起歪部が弓なりになってしまうと正確な重量測定が困難
となるものである。また、ひずみゲージは縦孔の内面に
貼りつけてあるので、起歪部に剪断力以外のねじり力や
横にずれる力等が作用したときに、これら剪断力以外の
力も縦孔内面が受け易く、そのためひずみゲージによる
測定の精度が劣ってしまう。すなわち、縦孔の内面のひ
ずみゲージだけでは偏荷重に弱い。

従来例２に記載のものは、全体の厚みを薄くできる可能
性はあるが、設置場所にセットしたとき、周囲部分の長
い２本の四角柱状部材の底面のみがコンタクトする構造
であるため、宙に浮いた短い２本の四角柱状部材のいず
れか一方から車両の車輪が乗り上げようとすると装置全
体が跳ね上がってしまってスムースに車輪が乗らない。
このとき棒状のロードセルを破損するおそれもあった。
また、棒状のロードセルを使用しているので、部品点数
の多さと相俟って全体の製造コストも高い。

そこで、この発明は、計量化を図ると共に装置全体の厚
みを薄くし、測定の精度を向上させしかも安価で丈夫な
重量測定装置を提供することを目的として開発された。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明は、中央部分と周
囲部分とを少なくとも４ヶ所の梁で連結し、中央部分を
荷重がかかる荷重板に構成し、各梁にひずみゲージを接
着し、荷重板にかかる荷重を各梁の個所でのひずみ量と
して電気的に増幅して検出し表示するように構成した重
量測定装置において、中央部分とこの中央部分の全周を
取囲む枠状物である周囲部分とは水平方向において離れ
て位置するとともに垂直方向において周囲部分の底面よ
りも中央部分の底面が上方に位置し、かつ中央部分と周
囲部分及び梁とを一体板状構造物に形成し、周囲部分の
底面の全面を設置個所に載置したときに荷重板を梁によ
り空中に保持し、梁の両側面に接着される一対のひずみ
ゲージは第１ひずみゲージと第２ひずみゲージとから成
り、第１及び第２ひずみゲージのいずれも夫々少なくと
も２つの抵抗を備えているものである。

〔実施例〕

以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照しつつ説明
する。第１図において、板状構造物の中央部分と周囲部
分２とを４ヶ所の梁３で連結して中央部分を荷重がかか
る荷重板１に構成してある。周囲部分２は荷重板１の全
周を取囲む枠状物に構成してあり、この枠状物の底面全
体が設置場所にコンタクトし載置され、第１図に示す実
施例では長方形の一体枠状物である。荷重板１と周囲部
分２とは水平方向において離れて位置し、すなわち梁３
の長さ分離れて位置し、垂直方向において周囲部分２の
底面よりも荷重板１の底面が上方に位置している。ま
た、荷重板１と周囲部分２及び梁３とは一体板状に形成
してある。すなわち、梁３を別個独立の部材から形成し
て荷重板１と周囲部分２とをこの梁３でねじ止めしたり
したものではなく、４ヶの梁３を形成するには、横方向
の溝30と縦方向の溝31とを形成したものである。このよ
うな一体板状構造物を形成するには、溝30,31が形成さ
れていない状態のもの、すなわち中央部分と周囲部分と
が一体化されたものに対しサイドカッターにより第３図
における水平方向に伸びる溝を切削加工により形成し、
荷重板１の第１図における上下に位置する両側をオーバ
ーハングさせ、次いで溝加工用のエンドミルを用いて第
３図の下面側から溝30を切削加工して形成する。また、
溝31もエンドミルを用いて切削加工して形成する。従っ
て、荷重板１は周囲部分２から張り出した４つの梁３で
空中に保持された恰好となる。荷重板１に上方から荷重
が作用すると梁３の個所には剪断ひずみ量が生じる。こ
の梁３に生ずる剪断ひずみを利用して一対のゲージ40で
ひずみ量を電気的に増幅して検出し重量を測定する。第
１図に示す実施例においては、荷重板１の側面が第３図
に示すようにオーバーハングして側縁の周囲部分２を覆
っている。

一対のゲージ40は、４ヶ所の梁３の両側面に、後述する
ように４つの抵抗を備えた一対のものとして接着され、
合計で８枚用いられている。１つの梁３の両側面に接着
される一対のゲージ40は、第１及び第２のひずみゲージ
4,4′を第５図に示すように接続して一対のゲージ40を
構成するようにしてある。２個１対のひずみゲージ4,
4′にはそれぞれ抵抗R1,R2,R3,R4があり、これらの抵抗
は荷重方向に対して45°を成している。一対のゲージ40
は、４個の梁３にそれぞれ設けられて、第６図に示され
るように、結線されている。一定の電圧（例えば3V）が
各ゲージ40に印加されていて、荷重板１に荷重が作用す
ると、４つのゲージ40から出力される電圧の総和の平均
値が増幅器11で増幅されて出力され、これを第７図に示
す表示器12でデジタル表示するようになっている。第７
図において、符号10は電源を示し、11は増幅器を示し、
12は表示器を示すものである。

また、荷重板１の端部より梁３の中心までの距離Ｔは、
４分のL₁（L₁/4）と等しいか、それ以下に設計してあ
る。溝31の幅D₂は溝30の幅D₁よりも大きく形成してある
（D₁≦D₂）。さらに第４図に示すように、荷重板１の底
部の隙間ｄは、２分のｈ（h/2）に等しいか、それ以下
に設計してある。

第８図に示すように、各梁３の側面3Aないし3Hの８ヶ所
に第1,第２ゲージ4,4′をそれぞれ接着し、各梁３の両
側面を一対のゲージ40で構成し、測定した結果は次の表
１の如くであった。この表１では荷重板１の０、〜
の各個所に500kgの荷重をかけ、０すなわち中心点での
測定結果並びにないしの各個所に500kgの荷重をか
けた場合の測定結果を示す。尚、図中符号５はコネクタ
である。

この発明においては最大誤差は荷重板１のの個所に荷
重をかけた場合の0.68％が最大であった。

次いで、梁３の側面3A,3D,3E,3Hの４個所のみに各一対
のゲージ40を横方向と縦方向に接着した場合の測定結果
は、次の表２及び表３に示した通りであり、それぞれ最
大誤差は3.22％と3.46％であった。

全体を構成する板状構造物の材料としては、鉄板，アル
ミニュウム，ジュラルミン，セラミック，プラスチック
等の材料が使用可能である。また、最大高さは5cm程度
ですみ、重量も使用する材料によるが、従来装置同様の
鉄板を用いたとしても２分の１以下の重量になるなお、梁３は、４つ以上あっても良く、各梁３の両側面
に取付ける４つの抵抗を備えた一対のゲージ40は２対以
上であってもよい。

第９図はこの発明の重量測定装置50を２つ使用し、これ
ら２つの装置50を演算処理装置51に夫々接続し、表示装
置52,53に各装置50からのデータを表示するようになっ
ている。

この応用例は、例えばゴルフスイング時の体重移動測定
用に使用できる。ゴルファーが２本の足を２つの装置50
に乗せ、各足にかかる荷重の割合を算出できる。例え
ば、２つの装置50をA,Bとし、表示装置52,53をC,Dとす
れば、で求めることができる。また、装置50に４つの一対のゲ
ージ40を前後に２つずつ分けて設ければ、各足の前後方
向における体重の移動も分かる第10図及び第11図に示す応用例は、タイヤの振動試験に
この発明の装置50を使用したものである。図中符号54は
増幅器であり、55はFFT等の解析器である。第10図に示
すものは、加振機56にタイヤを取付けたものであり、装
置50からの出力信号を増幅器54へ送っている。装置50は
タイヤの下に設けたが、加振機56側へ装置50を設けても
良い（想像線参照）。あるいは両方に設けても良い。

第11図に示すものはポータブル型振動測定器としての使
用に適するものである。

〔効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、中央部分とこの
中央部分の全周を取囲む枠状物である周囲部分とは水平
方向において離れて位置するとともに垂直方向において
周囲部分の底面よりも中央部分の底面が上方に位置し、
かつ中央部分と周囲部分及び梁とを一体板状構造物に形
成し、周囲部分の底面の全面を設置個所に載置したとき
に荷重板を梁により空中に保持し、梁の両側面に接着さ
れる一対のひずみゲージは第１ひずみゲージと第２ひず
みゲージとから成り、第１及び第２ひずみゲージのいず
れも夫々少なくとも２つの抵抗を備えているので、部品
点数は最小限にでき、組立ての手間も不要であり、軽く
て全体としての厚みを薄くすることができ、製造コスト
も安く、取扱い易いものとなる。また、各梁の両側面に
ひずみゲージが接着してあるために、片面にだけ接着し
たものに比べ誤差が少なくなり、偏荷重による測定誤差
も少なく、測定精度が向上した。特に梁の両側面は剪断
力以外の力の作用を受けにくく、この個所にひずみゲー
ジを設けることにより重量の測定精度が高くなる。さら
に、ロードセルを使用したものに比べれば測定精度は格
段に向上した。装置全体を薄くできることにより、車両
の重量を測定する場合には車両を荷重板に乗せるための
特別のタラップが不要となる。また、荷重板そのものが
ロードセルとして機能するために、全体構造を一体的に
構成することができ、丈夫でこわれにくくなった。さら
に、周囲部分は荷重板の全周を取囲むように存在し、こ
の周囲部分の底面の全面が設置場所に接地するので、荷
重板に上から荷重がかかっても周囲部分の底が浮き上が
ることもなく、正確な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な実施例を示す平面図、第２図
は第１図II−II線断面図、第３図は第１図III−III線断
面図、第４図はゲージ接着個所を示す簡略断面図、第５
図はひとつの梁に接着される２個一対のひずみゲージを
示す図、第６図はひずみゲージの結線図、第７図はブロ
ック図、第８図は測定実験における荷重個所を示すため
の平面図、第９図はゴルフスイング時の体重移動測定器
として使用する場合のブロック図、第10図及び第11図は
タイヤの振動測定器として使用する場合の説明図であ
る。１…荷重板、２…周囲部分、３…梁、４…第１ひずみゲージ、４′…第２ひずみゲージ、 40…一対のゲージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−126221（ＪＰ，Ａ) 実開昭47−31674（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央部分と周囲部分とを少なくとも４ヶ所
の梁で連結し、中央部分を荷重がかかる荷重板に構成
し、各梁にひずみゲージを接着し、荷重板にかかる荷重
を各梁の個所でのひずみ量として電気的に増幅して検出
し表示するように構成した重量測定装置において、中央部分とこの中央部分の全周を取囲む枠状物である周
囲部分とは水平方向において離れて位置するとともに垂
直方向において周囲部分の底面よりも中央部分の底面が
上方に位置し、かつ中央部分と周囲部分及び梁とを一体
板状構造物に形成し、周囲部分の底面の全面を設置個所に載置したときに荷重
板を梁により空中に保持し、梁の両側面に接着される一対のひずみゲージは第１ひず
みゲージと第２ひずみゲージとから成り、第１及び第２ひずみゲージのいずれも夫々少なくとも２
つの抵抗を備えていることを特徴とする重量測定装置。
【請求項２】荷重板が周囲部分をおおうようにオーバー
ハング形状に形成されたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の重量測定装置。