JPH10213496A - 力学センサ及びこれを用いた検出機構 - Google Patents
力学センサ及びこれを用いた検出機構Info
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- JPH10213496A JPH10213496A JP1795597A JP1795597A JPH10213496A JP H10213496 A JPH10213496 A JP H10213496A JP 1795597 A JP1795597 A JP 1795597A JP 1795597 A JP1795597 A JP 1795597A JP H10213496 A JPH10213496 A JP H10213496A
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- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造時の手間が少なく、製品間の特性のばら
つきを抑えることが可能で、しかも筒体を他の部材に容
易に嵌合させることが可能な力学センサ及びこれを用い
た検出機構を提供する。 【解決手段】 歪ゲージ２を有する板状のチップ１１を
筒体４内に装着した力学センサにおいて、チップ１１の
長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、１１ｂのうち、一
方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａに固定し、他方の
側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの間には隙間ｇを設
ける。
つきを抑えることが可能で、しかも筒体を他の部材に容
易に嵌合させることが可能な力学センサ及びこれを用い
た検出機構を提供する。 【解決手段】 歪ゲージ２を有する板状のチップ１１を
筒体４内に装着した力学センサにおいて、チップ１１の
長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、１１ｂのうち、一
方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａに固定し、他方の
側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの間には隙間ｇを設
ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷重計測等に用い
る力学センサ及び検出機構に関する。
る力学センサ及び検出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】トラックの積載荷重の計測に使用する荷
重センサとして、例えば図４に示すものがある。この荷
重センサ１は、表面に歪ゲージ２が形成された平板状の
チップ３を断面円形の金属製筒体４の内部に装着したも
のである。この荷重センサ１の使用状態を図５に示す。
筒体４の両端部は一対の負荷部材５、６の装着穴５ａ、
６ａにそれぞれ圧入される。負荷部材５、６には、計測
すべき荷重が図中矢印Ｐで示すように負荷され、その負
荷に応じて筒体４が曲げ変形する。このとき、曲げ変形
量に応じた物理量（例えば電気抵抗）の変化が歪ゲージ
２に発生し、計測すべき荷重に応じた信号が歪ゲージ２
から取り出される。
重センサとして、例えば図４に示すものがある。この荷
重センサ１は、表面に歪ゲージ２が形成された平板状の
チップ３を断面円形の金属製筒体４の内部に装着したも
のである。この荷重センサ１の使用状態を図５に示す。
筒体４の両端部は一対の負荷部材５、６の装着穴５ａ、
６ａにそれぞれ圧入される。負荷部材５、６には、計測
すべき荷重が図中矢印Ｐで示すように負荷され、その負
荷に応じて筒体４が曲げ変形する。このとき、曲げ変形
量に応じた物理量（例えば電気抵抗）の変化が歪ゲージ
２に発生し、計測すべき荷重に応じた信号が歪ゲージ２
から取り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の荷重セ
ンサでは、チップ３を筒体４に圧入するか、又は圧入後
にチップ３の側縁３ａ、３ｂを筒体４の内周面４ａに固
着している。この圧入を円滑に行うため、図４（ｃ）に
示すように、チップ３の側縁３ａ、３ｂを筒体４の内周
面４ａに沿った曲面に形成する必要がある。しかも、筒
体４の内径Ｄ及びチップ３の幅Ｗに精密な公差を設定す
る必要がある。従って、筒体４及びチップ３の製造に手
間がかかる。圧入によってチップ３に内部応力が発生
し、センサの物理特性がばらつく原因となる。チップ３
が筒体４に対して直径方向の筋交いとして働くため、筒
体４の直径方向の変形が制限され、筒体４を負荷部材
５、６の装着穴５ａ、６ａに挿入する際に手間がかか
る。
ンサでは、チップ３を筒体４に圧入するか、又は圧入後
にチップ３の側縁３ａ、３ｂを筒体４の内周面４ａに固
着している。この圧入を円滑に行うため、図４（ｃ）に
示すように、チップ３の側縁３ａ、３ｂを筒体４の内周
面４ａに沿った曲面に形成する必要がある。しかも、筒
体４の内径Ｄ及びチップ３の幅Ｗに精密な公差を設定す
る必要がある。従って、筒体４及びチップ３の製造に手
間がかかる。圧入によってチップ３に内部応力が発生
し、センサの物理特性がばらつく原因となる。チップ３
が筒体４に対して直径方向の筋交いとして働くため、筒
体４の直径方向の変形が制限され、筒体４を負荷部材
５、６の装着穴５ａ、６ａに挿入する際に手間がかか
る。
【０００４】本発明は、製造時の手間が少なく、製品間
の特性のばらつきを抑えることが可能で、しかも筒体を
他の部材に容易に嵌合させることが可能な力学センサ及
びこれを用いた検出機構を提供することを目的とする。
の特性のばらつきを抑えることが可能で、しかも筒体を
他の部材に容易に嵌合させることが可能な力学センサ及
びこれを用いた検出機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以下、本発明の実施形態
を示す図面に対応付けて本発明を説明する。但し、本発
明は図示の形態に限定されない。
を示す図面に対応付けて本発明を説明する。但し、本発
明は図示の形態に限定されない。
【０００６】請求項１の発明は、歪ゲージ２を有する板
状のチップ１１を筒体４内に装着した力学センサにおい
て、チップ１１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、
１１ｂのうち、一方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａ
に固定し、他方の側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの
間には隙間ｇを設けて上述した課題を解決する。
状のチップ１１を筒体４内に装着した力学センサにおい
て、チップ１１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、
１１ｂのうち、一方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａ
に固定し、他方の側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの
間には隙間ｇを設けて上述した課題を解決する。
【０００７】請求項２の発明では、請求項１の力学セン
サにおいて、チップ１１の一方の側縁１１ａが筒体４の
内周面４ａに電子ビーム又はレーザービームにて溶着さ
れている。
サにおいて、チップ１１の一方の側縁１１ａが筒体４の
内周面４ａに電子ビーム又はレーザービームにて溶着さ
れている。
【０００８】請求項３の発明では、一対の部材５、６に
形成された一対の装着穴５ａ、６ａに筒体４の両端部が
挿入され、その筒体４内には、歪ゲージ２を有する板状
のチップ１１が装着された検出機構において、チップ１
１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、１１ｂのう
ち、一方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａに固定し、
他方の側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの間には隙間
ｇを設けて上述した課題を解決する。
形成された一対の装着穴５ａ、６ａに筒体４の両端部が
挿入され、その筒体４内には、歪ゲージ２を有する板状
のチップ１１が装着された検出機構において、チップ１
１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、１１ｂのう
ち、一方の側縁１１ａを筒体４の内周面４ａに固定し、
他方の側縁１１ｂと筒体４の内周面４ａとの間には隙間
ｇを設けて上述した課題を解決する。
【０００９】以上の発明によれば、チップ１１を筒体４
内に圧入する必要がない。従って、チップ１１の幅Ｗや
筒体４の内径Ｄの公差を従来の圧入構造と比較して粗く
設定でき、チップ１１の側縁１１ａ、１１ｂを筒体４の
内周面４ａに沿った形状に成形する必要もない。チップ
１１に内部応力が発生せず、センサ毎の特性のばらつき
が抑えられる。チップ１１と筒体４の内周面４ａとの隙
間ｇによって筒体４の直径方向の弾性変形が許容される
から、部材５、６の装着穴５ａ、６ａに対してセンサ１
０を容易に組み込むことができる。
内に圧入する必要がない。従って、チップ１１の幅Ｗや
筒体４の内径Ｄの公差を従来の圧入構造と比較して粗く
設定でき、チップ１１の側縁１１ａ、１１ｂを筒体４の
内周面４ａに沿った形状に成形する必要もない。チップ
１１に内部応力が発生せず、センサ毎の特性のばらつき
が抑えられる。チップ１１と筒体４の内周面４ａとの隙
間ｇによって筒体４の直径方向の弾性変形が許容される
から、部材５、６の装着穴５ａ、６ａに対してセンサ１
０を容易に組み込むことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態を説明する。
の一実施形態を説明する。
【００１１】図１は本発明が適用された荷重センサ１０
を、図２はその荷重センサ１０を用いた荷重検出機構１
５をそれぞれ示すものである。なお、図４及び図５との
共通部分には同一符号を付している。
を、図２はその荷重センサ１０を用いた荷重検出機構１
５をそれぞれ示すものである。なお、図４及び図５との
共通部分には同一符号を付している。
【００１２】これらの図から明らかなように、荷重セン
サ１０は、表面に歪ゲージ２が形成された板状のチップ
１１を筒体４内に装着した点で上述した図４に示すもの
と共通する。しかしながら、チップ１１の幅Ｗは筒体４
の内径Ｄに比して幾らか小さく設定されている。そし
て、チップ１１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、
１１ｂのうち、一方の側縁１１ａは筒体４の内周面３ａ
に固定され、他方の側縁１１ｂと内周面３ａとの間には
隙間ｇが空いている。
サ１０は、表面に歪ゲージ２が形成された板状のチップ
１１を筒体４内に装着した点で上述した図４に示すもの
と共通する。しかしながら、チップ１１の幅Ｗは筒体４
の内径Ｄに比して幾らか小さく設定されている。そし
て、チップ１１の長手方向に沿った一対の側縁１１ａ、
１１ｂのうち、一方の側縁１１ａは筒体４の内周面３ａ
に固定され、他方の側縁１１ｂと内周面３ａとの間には
隙間ｇが空いている。
【００１３】チップ１１の側縁１１ａと筒体４の内周面
３ａとの接合には各種の手段を用いてよいが、好ましく
は電子ビーム溶着を用いる。電子ビームで溶着する場合
には、例えば図３に示すように保持具２０を利用してチ
ップ１１をその側縁１１ａが筒体４の内周面４ａに接触
するように保持し、この状態で電子ビームを側縁１１ａ
に照射して内周面４ａに溶着する。図示の保持具２０に
は、チップ１１を挟持する一対のアーム２１、２１と、
筒体４の内周面４ａに嵌合する軸部２２とを設けたが、
これ以外の保持具を用いてもよい。チップ１１の側縁１
１ａ、１１ｂは、歪ゲージ２が形成された面１１ｃに直
交する平坦面に形成すればよく、従来のような曲面加工
は不要である。
３ａとの接合には各種の手段を用いてよいが、好ましく
は電子ビーム溶着を用いる。電子ビームで溶着する場合
には、例えば図３に示すように保持具２０を利用してチ
ップ１１をその側縁１１ａが筒体４の内周面４ａに接触
するように保持し、この状態で電子ビームを側縁１１ａ
に照射して内周面４ａに溶着する。図示の保持具２０に
は、チップ１１を挟持する一対のアーム２１、２１と、
筒体４の内周面４ａに嵌合する軸部２２とを設けたが、
これ以外の保持具を用いてもよい。チップ１１の側縁１
１ａ、１１ｂは、歪ゲージ２が形成された面１１ｃに直
交する平坦面に形成すればよく、従来のような曲面加工
は不要である。
【００１４】筒体４は例えば炭素含有量又は炭素当量が
０．３％以下の鉄鋼等から形成され、チップ１１は例え
ばステンレス鋼（一例として、日本工業規格のＳＵＳ６
３１）、又は板ばね材等から形成される。歪ゲージ２
は、歪抵抗線をチップ１１に貼り合わせてもよく、半導
体基板製のチップ１１に直接に形成してもよい。隙間ｇ
は、例えば２０μｍ以上に設定すると好適である。
０．３％以下の鉄鋼等から形成され、チップ１１は例え
ばステンレス鋼（一例として、日本工業規格のＳＵＳ６
３１）、又は板ばね材等から形成される。歪ゲージ２
は、歪抵抗線をチップ１１に貼り合わせてもよく、半導
体基板製のチップ１１に直接に形成してもよい。隙間ｇ
は、例えば２０μｍ以上に設定すると好適である。
【００１５】図２に示すように、検出機構２０は、上記
の荷重センサ１０をそのチップ１１の幅方向を部材５、
６に対する荷重方向（図の上下方向）と一致させた状態
で部材５、６の装着穴５ａ、６ａに装着して構成され
る。
の荷重センサ１０をそのチップ１１の幅方向を部材５、
６に対する荷重方向（図の上下方向）と一致させた状態
で部材５、６の装着穴５ａ、６ａに装着して構成され
る。
【００１６】本発明は上述した実施形態に限定されず、
種々の変形が可能である。例えば、検出対象はトラック
の積載荷重に限らず、これ以外の荷重、力、変位その他
各種の物理量の検出に利用できる。筒体は断面円形のも
のに限らない。
種々の変形が可能である。例えば、検出対象はトラック
の積載荷重に限らず、これ以外の荷重、力、変位その他
各種の物理量の検出に利用できる。筒体は断面円形のも
のに限らない。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の力学セ
ンサ及び検出機構では、歪ゲージを有する板状のチップ
の一方の側縁のみを筒体の内周面に固定し、他方の側縁
と筒体の内周面との間には隙間を設けているため、筒体
やチップの加工精度、あるいはチップの側縁形状に関す
る要求を従来よりも緩和してこれらの製造に要するコス
トを低減させることができる。また、チップを筒体に装
着するときにチップに内部応力が生じないため、センサ
毎の特性のばらつきを抑えてセンサに対する信頼性を向
上させることができる。さらに、筒体とチップとの隙間
によって筒体の直径方向の弾性変形が許容されるので、
センサを他の部材の装着穴に容易に嵌合させることがで
き、検出機構を構成する際の手間が軽減される。
ンサ及び検出機構では、歪ゲージを有する板状のチップ
の一方の側縁のみを筒体の内周面に固定し、他方の側縁
と筒体の内周面との間には隙間を設けているため、筒体
やチップの加工精度、あるいはチップの側縁形状に関す
る要求を従来よりも緩和してこれらの製造に要するコス
トを低減させることができる。また、チップを筒体に装
着するときにチップに内部応力が生じないため、センサ
毎の特性のばらつきを抑えてセンサに対する信頼性を向
上させることができる。さらに、筒体とチップとの隙間
によって筒体の直径方向の弾性変形が許容されるので、
センサを他の部材の装着穴に容易に嵌合させることがで
き、検出機構を構成する際の手間が軽減される。
【図１】本発明が適用された荷重センサの一例を示す図
で、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）のIｂ−Iｂ
線に沿った断面図。
で、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）のIｂ−Iｂ
線に沿った断面図。
【図２】図１の荷重センサの使用状態を示す断面図。
【図３】図１の荷重センサの製造途中の状態を示す断面
図。
図。
【図４】従来の荷重センサの一例を示す図で、（ａ）は
軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿った
断面図、（ｃ）はチップの側縁を拡大して示す断面図。
軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿った
断面図、（ｃ）はチップの側縁を拡大して示す断面図。
【図５】図４の荷重センサの使用状態を示す断面図。
２ 歪ゲージ ４ 筒体 ４ａ 筒体の内周面 ５、６ 一対の負荷部材 １０ 荷重センサ １１ チップ １１ａ チップの一方の側縁 １１ｂ チップの他方の側縁 １５ 検出機構 ２０ 組み立て用の保持具
Claims (3)
- 【請求項１】 歪ゲージを有する板状のチップを筒体内
に装着した力学センサにおいて、 前記チップの長手方向に沿った一対の側縁のうち、一方
の側縁を前記筒体の内周面に固定し、他方の側縁と前記
筒体の内周面との間には隙間を設けたことを特徴とする
力学センサ。 - 【請求項２】 前記チップの前記一方の側縁が前記筒体
の内周面に電子ビーム又はレーザービームにて溶着され
ていることを特徴とする請求項１記載の力学センサ。 - 【請求項３】 一対の部材に形成された一対の装着穴に
筒体の両端部が挿入され、その筒体内には、歪ゲージを
有する板状のチップが装着された力学的検出機構におい
て、 前記チップの長手方向に沿った一対の側縁のうち、一方
の側縁を前記筒体の内周面に固定し、他方の側縁と前記
筒体の内周面との間には隙間を設けたことを特徴とする
検出機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01795597A JP3584136B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 力学センサ及びこれを用いた検出機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01795597A JP3584136B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 力学センサ及びこれを用いた検出機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213496A true JPH10213496A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3584136B2 JP3584136B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=11958187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01795597A Expired - Fee Related JP3584136B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 力学センサ及びこれを用いた検出機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3584136B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009198274A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | ピン型ロードセル |
| JP2022017549A (ja) * | 2015-07-17 | 2022-01-25 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | ロボット手術システム、方法、および装置 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP01795597A patent/JP3584136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009198274A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | ピン型ロードセル |
| JP2022017549A (ja) * | 2015-07-17 | 2022-01-25 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | ロボット手術システム、方法、および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3584136B2 (ja) | 2004-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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