JPH08285705A

JPH08285705A - 荷重センサ

Info

Publication number: JPH08285705A
Application number: JP11780495A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Miyake; 邦明三宅; Eiji Okamoto; 英司岡本; Noboru Fujiwara; 昇藤原
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな予荷重が荷重センサに負荷されること
による荷重センサの計測対象範囲が狭くなることを防止
し、また、計測対象荷重範囲に対する測定対象荷重の相
対検出精度を向上させる。【構成】基板２ａ上に、基板２ｂを介して入力される
検出方向の荷重Ｆ１を支持する支持部材３と荷重検知部
材４とを備え、基板２ｂから入力される荷重が支持部材
３に加わり、この支持部材３に所定の弾性変形が発生し
た後に、基板２ｂと荷重検知部材４とが当接する為の隙
間Ｇ１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物に加わる荷重
や応力を測定する為に使用する荷重センサに関し、特
に、軸力センサとして利用される。

【０００２】

【従来の技術】機械装置等の構造体の一例として、例え
ば軸に加わる荷重を測定する為に、軸に荷重センサを取
付けて計測することが行われている。

【０００３】図１５はこのような測定に適用される従来
技術における軸力計測用荷重センサの断面説明図であ
る。

【０００４】１０１は計測対象となる軸で、荷重センサ
１１０を取付ける為の段部１０１ａと締め付け用のネジ
部１０１ｂを備えている。荷重センサ１１０は両端部に
フランジ１０２，１０４を備え、その間に挟持されるセ
ンサ部１０３があり、軸１０１に締め付け用ナット１０
５で締め付けられ、軸１０１に一体的に取付けられてい
る。また、センサ部１０３は内径側の軸方向中央部が円
筒形状に切欠かれて軸力の変化を計測する計測点として
の薄肉部１０３ａが形成されており、この薄肉部１０３
ａの外周面に所定の数の歪ゲージ１０６が貼設されてい
る。

【０００５】荷重センサ１１０は軸１０１の荷重を高精
度に測定する為に、締め付け用ナットを軸１０１の軸径
に応じた所定のトルクで締め付け、このトルクにより荷
重センサ１１０が軸１０１にしっかりと固着されて、同
時に荷重と同一方向の予荷重Ｆ’₀ が作用している。さ
らにこの状態において、計測対象となる矢印Ａ１０１で
示す荷重Ｆ’を受けることになる。

【０００６】ここで、上記に説明した荷重センサ１１０
に作用する荷重とセンサ出力の関係を図１６に示す。荷
重センサには予荷重Ｆ’₀ が取付け時にすでに負荷とし
て作用しており、センサ出力はＶ’₀ となっている。そ
して、計測対象となる荷重Ｆ’が作用すると、荷重セン
サに作用する全荷重としての荷重はＦ’₀ ＋Ｆ’となる
ので、荷重センサの荷重測定範囲Ｆ’_S （フルスケー
ル）がＦ’₀ ＋Ｆ’のものを用いる必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術に用いられている様な荷重センサの荷重検出精
度は、荷重センサの荷重測定範囲Ｆ’_S に対してほぼ一
定の値で、０．２％Ｆ’_S から１％Ｆ’_S の範囲であ
る。

【０００８】例えば、荷重センサの荷重測定範囲Ｆ’_S
が３０００kgf で荷重検出精度が１％Ｆ’_S とすると、
誤差は±３０kgf 生じることになる。（図１７参照）従ってこの±３０kgf の誤差は、予荷重Ｆ’₀ が２５０
０kgf で、実際の計測対象となる荷重Ｆ’が５００kgf
の場合には、計測対象の荷重Ｆ’（５００kgf）に対す
る誤差として±３０kgf となり、結果としては±６％の
検出精度となってしまう。

【０００９】つまり、従来技術の構成における荷重セン
サで荷重を計測する場合に、計測対象である荷重Ｆ’の
荷重検出精度は、予荷重Ｆ’₀ が荷重測定範囲Ｆ’_S の
中で占める割合が大きくなるに従って悪化するという問
題があった。

【００１０】図１８は、同じ荷重センサを用いて、予荷
重Ｆ’₀ が変化した場合の荷重Ｆ’の荷重検出精度を比
較するもので、予荷重Ｆ’₀ が大きくなるほど計測対象
の荷重Ｆ’に対する荷重検出精度が悪化していくことが
判る。

【００１１】図１８（ａ）と図１８（ｂ）は条件とし
て、同じ荷重センサを用いるので、荷重センサ自体の検
出誤差±ｅ’は同じであり、また、Ｆ’₀ （ａ）＜Ｆ’
₀ （ｂ）、Ｆ’（ａ）＞Ｆ’（ｂ）、Ｆ’_S （ａ）＝
Ｆ’_S （ｂ）という条件で比較すると、使用範囲Ｆ’
（ａ）での誤差は、｜±e'/100(1+F'₀(a)/F'(a))| とな
りまた、使用範囲Ｆ’（ｂ）での誤差は、｜±e'/100(1
+F'₀(b)/F'(b))| となるので、使用範囲Ｆ’（ｂ）での
誤差のほうが大きくなる。

【００１２】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、荷重セ
ンサを計測対象物に固定する場合に大きな予荷重が荷重
センサに負荷されることによる荷重センサの計測対象範
囲が狭くなることを防止し、また、同じ荷重センサを使
用した場合に、計測対象荷重範囲に対する荷重の相対検
出精度を向上させることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、荷重支持面上に配設され、それぞ
れ荷重入力部材から入力される荷重を独立的に支持する
支持部材と荷重検知部材とを備え、前記荷重入力部材
は、前記支持部材に直接当接して設けられ、前記荷重入
力部材と前記荷重検知部材との間に、所定の荷重に対す
る前記支持部材の弾性変形量に相当する隙間を設けたこ
とを特徴とする。

【００１４】また、被測定軸に結合された前記荷重支持
面と、この荷重支持面に対して被測定軸の軸方向に対向
した荷重入力部材と、被測定軸に設けられ前記荷重入力
部材に予荷重を与える推進機構と、を備えることも好ま
しい。

【００１５】前記荷重検知部材のバネ定数Ｋｓと前記支
持部材のバネ定数Ｋｂは、Ｋｓ≦Ｋｂであることも好ま
しい。

【００１６】前記荷重検知部材は前記支持部材の荷重方
向とは直角方向に少なくとも１つの孔を有した直方体で
あり、この孔の内周表面と近接する前記荷重検知部材を
構成する外周表面との間に応力集中部を設け、この応力
集中部に軸力を計測する歪ゲージを貼設することも好ま
しい。

【００１７】但し、前記荷重検知部材の荷重方向とは直
角方向に設けた孔は、支点部と前記荷重検知部材の構成
外周表面に近接する作用点部とを備え、力点部を荷重検
知部材を構成する外周表面の支点部よりも作用点部側に
設けてもよい。

【００１８】さらに、前記作用点部の形状を曲率の異な
る２つの円弧により形成し、歪ゲージを設ける領域が荷
重検知部材で最大応力部としてもよい。

【００１９】前記荷重支持面上に前記荷重入力部材から
入力される荷重を支持する保護部材を配設し、前記荷重
入力部材と該保護部材との間に、前記所定の荷重に対す
る前記支持部材の弾性変形量と前記荷重検知部材の破損
限度以下の弾性変形量とを加えたものに相当する隙間を
設けたことも好ましい。

【００２０】

【作用】上記のように構成された本発明においては、支
持部材が荷重入力部材を介して入力される検出方向の荷
重を所定量受けることで弾性変形し、荷重入力前に形成
されていた荷重入力部材と荷重検知部材の隙間をなくし
て荷重入力部材を荷重検知部材に当接させる。この時点
では、荷重検知部材には荷重が作用していないが、さら
に、荷重が入力された場合に、この荷重は支持部材と荷
重検知部材に両方に分配され、支持部材と荷重検知部材
はほぼ同一の割合で弾性変形する。

【００２１】従って、荷重入力部材が荷重検知部材に当
接した後に入力された荷重に関し、その荷重の荷重検知
部材に入力された割合に相当する荷重を検知することが
可能となる。

【００２２】また、被測定軸に結合された本願発明の荷
重センサにおいては、被測定軸に設けられた推進機構が
荷重センサ自体を被測定軸に固定すると共に、荷重入力
部材に予荷重を与え、予荷重入力前に形成されていた荷
重入力部材と荷重検知部材の隙間をなくして荷重入力部
材を荷重検知部材に当接させる。

【００２３】従って、荷重検知部材は予荷重の影響を受
けることなく測定対象として入力される荷重の荷重検知
部材に入力された割合に相当する荷重を検知することが
可能となる。

【００２４】また、荷重検知部材のバネ定数Ｋｓと支持
部材のバネ定数Ｋｂは、Ｋｓ≦Ｋｂであることで、入力
された荷重は荷重検知部材と支持部材に等分または主と
して、支持部材が受けることになり、支持部材と同等か
それよりも弱い剛性を持つ荷重検知部材に荷重が集中し
ない。

【００２５】荷重検知部材に前記支持部材の弾性変形方
向とは直角方向に少なくとも１つの孔を設けることで、
この孔の内周表面と近接する前記荷重検知部材を構成す
る外周表面との間が応力集中部となり、歪みが増幅され
るので、この部分に歪ゲージを貼設することで、高感度
に荷重を検出できる。

【００２６】また、荷重検知部材に設けられ支点部と作
用点部を備え、てこの原理を利用するための孔により、
力点部に入力された変位が作用点部で増幅されるので、
作用点部での歪が増幅されて、高感度に荷重を検出でき
る。

【００２７】この場合において、作用点部を単一の曲率
の円弧で形成した場合、荷重検知部材の内部の最大応力
部はこの円弧表面となるが、作用点部を２つの曲率の異
なる円弧で形成した場合、最大応力部は構成外周表面上
の歪ゲージ部となる。

【００２８】また、荷重検知部材に所定量以上の変位が
発生すると、荷重入力部材が保護部材と当接し、荷重検
知部材のそれ以上の変位が阻止される。

【００２９】

【実施例】以下に本発明を適用した荷重センサを図示の
実施例に基づいて説明する。

【００３０】（第１実施例）まず、図１は本発明の荷重
センサの基本的な構成を理解する為のものであり、荷重
Ｆ１は、例えば荷重センサ１を測定対象に固定する為に
予荷重Ｆ２と測定対象荷重Ｆ３が合成されるものであ
る。

【００３１】荷重センサ１は荷重支持面としての基盤２
ａ上に支持部材３と荷重検知部材４を備え、支持部材３
の他端は荷重入力部材としての基盤２ｂに当接してい
る。そして荷重センサ１に荷重Ｆ１が作用していない時
には、荷重検知部材４の基板１の反対側に隙間Ｇ１が形
成されている。

【００３２】本願発明の上述の基本構成に従うと、予荷
重Ｆ２が基板２に加わり支持部材３が弾性変形して縮む
ことで隙間Ｇ１がなくなり、初めて基板２と荷重検知部
材４が当接することになる。そして、その後測定対象荷
重Ｆ３が作用すると、測定対象荷重Ｆ３は支持部材３と
荷重検知部材４に分配され、荷重検知部材４に入力され
た割合に相当する荷重Ｆ４（以後荷重を区別する為に比
例測定荷重Ｆ４とする。）を検知することが可能となる
ものである。

【００３３】但し、荷重センサ１の取付け時に予荷重Ｆ
２が必要なければ、測定対象荷重Ｆ３は予荷重Ｆ２より
も大きな荷重である必要がある。

【００３４】従って、要求される測定対象荷重Ｆ３の荷
重範囲をＬとして、荷重検知部材４の比例測定荷重Ｆ４
に対する変形量をｂとし、この変形量ｂを荷重検知部材
４のフルレンジ（ＦＳ）とすることで、予荷重Ｆ２が入
力された後の測定対象荷重Ｆ３の検出を高精度に行うこ
とができる。この予荷重Ｆ２と測定対象荷重Ｆ３及び隙
間Ｇ１と変形量ｂの関係は図２に示される通りであり、
また、この設定は任意に設定することが可能であり、例
えば、Ｇ１とｂ、あるいはＦ２とＦ３をＬ／２またはｂ
／２オーバーラップさせることで、予荷重Ｆ２から±１
／２ＦＳの荷重範囲を測定することが可能となる。

【００３５】次に具体的な第１の実施例の構成を図３に
示す。この実施例における荷重センサ１０は軸１１に作
用する測定対象荷重Ｆ３を計測する為のものである。

【００３６】軸１１には荷重センサを固定する為の段部
１２があり、この段部１２から図３において上方に細径
部１１ａが延びており、この細径部１１ａには推進機構
としてのネジ１３が切られている。センサ１０は基板１
５上に環状の支持部材１７と荷重検知部材１８を複数個
（当実施例では４個）均等に配置している。そして、支
持部材１７には基板１６が直接当接している。

【００３７】図３の状態は荷重センサ１０に予荷重が作
用していないもので、この状態においては、荷重検知部
材１８と基板１６との間に隙間Ｇ２があいている。荷重
センサ１０は締め付けナット１４により軸１１に固定さ
れる。

【００３８】このとき、締め付けナット１４により荷重
センサ１０の基板１６に予荷重Ｆ２が作用し、支持部材
１７が隙間Ｇ２の距離だけ弾性変形して縮み、隙間Ｇ２
がなくなって荷重検知部材１８が測定対象荷重Ｆ３を受
けることができるようにする。実際にはこの測定対象荷
重Ｆ３は、上記基本構成で説明したと同様に支持部材１
７と荷重検知部材１８に分配され、荷重検知部材１８に
は分配入力された割合に相当する比例測定荷重Ｆ４が入
力される。

【００３９】図４は荷重センサ１０の構造図であり、図
４（ａ）は図４（ｂ）のＳ１−Ｓ１断面図である。基板
１５と支持部材１７と基板１６は一体的に構成されてお
り、環状の支持部材１７の断面積は軸１１の細径部１１
ａの断面積とほぼ同等としてある。

【００４０】１９は過大荷重による荷重検知部材１８の
破損防止の為に、基板１５上で荷重検知部材１８の間に
設けた保護部材である。保護部材１９の基板１６側の端
面１９ａと基板１６との間には、荷重検知部材１８が破
損しない範囲で変位した時に、基板１６とこの保護部材
１９の端面１９ａが当接する隙間Ｇ３が設けられてい
る。従って、荷重検知部材１８が破損するような大きな
荷重が入力された場合には、保護部材１９が過大荷重を
負担するので、荷重検知部材１８の破損が防止される。

【００４１】図５は荷重検知部材１８を説明するもので
ある。当実施例においては、荷重検知部材１８は直方体
をしており、構成外周表面１８ａまたは１８ｂが比例測
定荷重Ｆ４を入力する外周表面となっている。孔１８ｆ
は荷重入力方向とは直角方向に設けられたもので、この
孔１８ｆの内周表面と近接する外周構成表面１８ｄの斜
線で示した範囲Ｒ１が最も応力の集中を受ける部位とな
り歪が大きくなる、この範囲Ｒ１に歪ゲージ１８ｅを貼
設して歪を検出し、図６に示すブリッジ回路により出力
を得る。但し、この孔１８ｆを設けなくても比例測定荷
重Ｆ４を歪ゲージ１８ｅで検出することは可能である
が、この場合には検出感度が低下する。

【００４２】図３，４，５，６を用いて説明した第１実
施例の具体例における荷重センサ１０は以上の構成と作
用を奏し、図７のように出力する。

【００４３】また、隙間Ｇ２を得る方法としては、例え
ば基板１６とと荷重検知部材１８の間に隙間Ｇ２分の厚
みを持った金属箔を挟んだ状態で基板１５と荷重検知部
材１８の底面部とを溶接等により接合し、その後金属箔
を除去することで得られる。同様に、保護部材１９の隙
間Ｇ３を形成することができる。

【００４４】（第２実施例）第２の実施例は、第１実施
例と基本構造は同一であり、荷重検知部材の構造が異な
るものである。第２実施例の荷重検知部材２１の構造を
図８（ａ），（ｂ）に示す。この荷重検知部材２１に
は、直行する２個の長孔２２ａ，２２ｂを構成外周表面
２１ｂに設けたものである。構成外周表面２１ａに基板
１６を介して比例測定荷重Ｆ４が作用すると、長孔２２
ａ，２２ｂを有する構成外周表面２１ｂの領域Ｒ２に圧
縮歪が、領域Ｒ３に引張歪が発生する。領域Ｒ２，Ｒ３
の形状はほぼ等しく、図８（ｂ）に示す通り、長孔２２
ａ，２２ｂの幅Ｗ１と端部丸みの大きさｒ１に比例した
もので、それぞれ１／３Ｗ１と１／５ｒ１程度の形状と
なる。

【００４５】この領域Ｒ２，Ｒ３にに歪ゲージを設ける
ことで、図９に示すアクティブゲージが４個のフルブリ
ッジ回路により出力得ることができる。

【００４６】予荷重Ｆ２及び荷重Ｆ３（Ｆ４）に対する
荷重検知部材２１のセンサ出力の図を図１０に示す。こ
の図は先の実施例１における荷重検知部材１０のセンサ
出力と比較可能なように、２本のグラフが作成されてい
る。この図１０で判るように、予荷重Ｆ２に対しては実
施例１と同様に荷重検知部材２１は応答していない、が
荷重Ｆ３（Ｆ４）が入力されると、引っ張り歪と圧縮歪
を用いたフルブリッジ回路により実施例１の約２倍のセ
ンサ出力が発生し、感度が高まっている。

【００４７】但し、歪ゲージを設ける領域Ｒ２，Ｒ３が
実施例１と比べて極端に小さいので、歪みゲージの取付
け時の位置精度がセンサ出力に大きく影響を及ぼす問題
点がある。

【００４８】（第３実施例）第３の実施例も第１の実施
例と基本構造は同様であるが、荷重検知部材の構造が異
なるものである。第３施例の荷重検知部材３１の構造を
図１１（ａ），（ｂ）に示す。この荷重検知部材３１に
は、てこの原理を利用する為の孔３２を構成外周表面３
１ｂに設けたものである。この孔３２は横Ｌ字型で、両
端部は応力集中を避けるために略円形の丸み持ったもの
としている。

【００４９】力点部３３に比例測定荷重Ｆ４が入力され
ると支点部３４を支点として腕３５が撓み、力点部３３
の変位が増幅されて作用点部３６を変位させる。この変
位の状態を図１２に示す。力点部３３の変位ｄ₁ は、て
この原理により作用点部３６近傍ではｄ₂ となりｄ₁ ＜
ｄ₂ となっている。図１２において、点線は変位後の荷
重検知部材の形状を模式的に表している。

【００５０】図１１（ｂ）は作用点部３６を拡大したも
ので、作用点部３６は曲率の異なる２つの円弧３２ａ，
３２ｂの組み合わせにて形成されている。当実施例で
は、円弧３２ａの曲率は円弧３２ｂの曲率の約３倍とし
ている。このように、曲率の異なる２つの円弧３２ａ，
３２ｂで作用点部３６を形成することにより、荷重検知
部材３１における最大応力発生位置を構成外周表面３１
ａ近傍に位置させることが可能になる。

【００５１】このことを図１３を使用してさらに説明す
ると、引張応力に関して、孔３２の端部が単一曲率の円
形であった場合には（図１３（ｂ））、最大引張応力発
生位置が孔３２の表面の領域Ｒ８近傍である。圧縮歪と
引張歪を用いるフルブリッジを構成する場合で、歪の検
出感度を向上させる為には最大応力部に歪ゲージを取付
けることが好ましいが、実際的には、孔３２の表面の領
域Ｒ８近傍に歪ゲージを取付けることが不可能になる。

【００５２】そこで、図１３（ａ）で説明すると、領域
Ｒ８に相当する領域Ｒ７の部分の最大引張応力を緩和す
る為に、曲率を大きくし、かつ、逆に圧縮応力が生じて
いる領域Ｒ６近傍の曲率を小さくして構成外周表面３１
ａでの領域Ｒ４の位置に最大引張応力を発生させてい
る。従って、構成外周表面３１ａに引張歪の領域Ｒ４と
圧縮歪の領域Ｒ５が最大応力部となり、そこにそれぞれ
歪ゲージを設け、実施例３と同様のフルブリッジ回路に
よりセンサ出力を得る。

【００５３】図１４は上記に説明した荷重検出部材３１
を備えた荷重センサ３０であり、図１４（ａ）はＳ２−
Ｓ２断面図であり、図１４（ｂ）は側面図である。構成
において、第１の実施例と同一の部分については同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００５４】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、所定の荷重を支持部材により支持し、その後に
入力される測定対象荷重を荷重検知部材に作用させるの
で、荷重検知部材の測定範囲を測定対象荷重以外の荷重
で狭めることがなく、測定対象荷重に対して精度の高い
荷重検出を行うことができる。

【００５５】また、同じ荷重検知部材を使用した場合
に、測定対象荷重の範囲を大きくすることができる。

【００５６】荷重センサが被測定軸に結合されたもの
は、結合の為に予荷重を荷重センサに作用させるが、荷
重検知部材にはこの予荷重は入力されず、予荷重の影響
を受けずに精度の高い荷重検出を行うことができる。

【００５７】また、荷重検知部材のバネ定数Ｋｓと支持
部材のバネ定数Ｋｂを、Ｋｓ≦Ｋｂとすれば、入力され
た荷重は荷重検知部材と支持部材に等分または主とし
て、支持部材が受けることになり、支持部材と同等かそ
れよりも弱い剛性を持つ荷重検知部材に荷重が集中しな
いので荷重検知部材の破損が防止される。

【００５８】荷重検知部材に設けられた孔により、この
孔の内周表面と近接する前記荷重検知部材を構成する外
周表面との間が応力集中部となり、歪みが増幅されるの
で、この部分に歪ゲージを貼設することで、高感度に荷
重が検出できる。

【００５９】また、荷重検知部材に設けられたてこの原
理を利用するための孔は、力点部に入力された変位を作
用点部で増幅するので、作用点部での歪が増幅されて、
さらに高感度に荷重を検出できる。

【００６０】この場合において、作用点部を単一の曲率
の円弧で形成した場合、荷重検知部材の内部の最大応力
部はこの円弧表面となるが、作用点部を２つの曲率の異
なる円弧で形成した場合、最大応力部は構成外周表面上
となるので、最大応力部に容易に歪ゲージを取付けるこ
とが可能となり、高感度に荷重を検出できる。

【００６１】荷重検知部材の保護部材は、荷重検知部材
に所定量以上の変位が発生すると、荷重入力部材が保護
部材と当接し、荷重検知部材のそれ以上の変位が阻止さ
れるので、荷重検知部材の破損防止となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の荷重センサの基本構造を示す図
である。

【図２】図２は荷重に対する変位の図。

【図３】図３は本発明の第１実施例の荷重センサを軸に
取付けた状態の図。

【図４】図４は本発明の第１実施例の荷重センサの図。

【図５】図５は荷重検知部材の図。

【図６】図６は歪ゲージの出力回路の図。

【図７】図７は荷重に対する変位の図。

【図８】図８は荷重検知部材の図。

【図９】図９は歪ゲージの出力回路の図。

【図１０】図１０は荷重に対する変位の図。

【図１１】図１１は荷重検知部材の図。

【図１２】図１２は荷重検知部材変位を模式的に表した
図。

【図１３】図１３は作用点部近傍の図。

【図１４】図１４は第３実施例の荷重センサの図。

【図１５】図１５は従来の荷重センサの図。

【図１６】図１６は従来の荷重センサの荷重に対する出
力の図。

【図１７】図１７は従来の荷重センサによる出力誤差を
説明する為の図。

【図１８】図１８は従来の荷重センサによる出力誤差を
説明する為の図。

【符号の説明】

１，１０荷重センサ２ａ，１５基板（荷重支持面）２ｂ，１６基板（荷重入力部材）３，１７支持部材４，１８，２１，３１荷重検知部材１１軸１１ａ細径部１２段部１３ネジ１４締め付けナット１８ｆ孔１９保護部材Ｇ１，Ｇ２隙間Ｆ１荷重Ｆ２予荷重Ｆ３測定対象荷重Ｆ４比例測定荷重

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷重支持面上に配設され、それぞれ荷重
入力部材から入力される荷重を独立的に支持する支持部
材と荷重検知部材とを備え、前記荷重入力部材は、前記支持部材に直接当接して設け
られ、前記荷重入力部材と前記荷重検知部材との間に、所定の
荷重に対する前記支持部材の弾性変形量に相当する隙間
を設けたことを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】被測定軸に結合された前記荷重支持面
と、この荷重支持面に対して被測定軸の軸方向に対向し
た荷重入力部材と、被測定軸に設けられ前記荷重入力部材に予荷重を与える
推進機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の荷重セン
サ。
【請求項３】前記荷重検知部材のバネ定数Ｋｓと前記
支持部材のバネ定数Ｋｂは、Ｋｓ≦Ｋｂであることを特徴とする請求項１または２に
記載の荷重センサ。
【請求項４】前記荷重検知部材は前記支持部材の荷重
方向とは直角方向に少なくとも１つの孔を有した直方体
であり、この孔の内周表面と近接する前記荷重検知部材
を構成する外周表面との間に応力集中部を設け、この応
力集中部に軸力を計測する歪ゲージを貼設したことを特
徴とする請求項１，２または３に記載の荷重センサ。
【請求項５】前記荷重検知部材の荷重方向とは直角方
向に設けた孔は、支点部と前記荷重検知部材の構成外周
表面に近接する作用点部とを備え、力点部を荷重検知部材を構成する外周表面の支点部より
も作用点部側に設けたことを特徴とする請求項４に記載
の荷重センサ。
【請求項６】前記作用点部の形状を曲率の異なる２つ
の円弧により形成し、歪ゲージを設ける領域が荷重検知
部材で最大応力部としたことを請求項５に記載の荷重セ
ンサ。
【請求項７】前記荷重支持面上に前記荷重入力部材か
ら入力される荷重を支持する保護部材を配設し、前記荷重入力部材と該保護部材との間に、前記所定の荷
重に対する前記支持部材の弾性変形量と前記荷重検知部
材の破損限度以下の弾性変形量とを加えたものに相当す
る隙間を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，
４，５または６に記載の荷重センサ。