JPS60243527A - 荷重変換器 - Google Patents
荷重変換器Info
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- JPS60243527A JPS60243527A JP9880884A JP9880884A JPS60243527A JP S60243527 A JPS60243527 A JP S60243527A JP 9880884 A JP9880884 A JP 9880884A JP 9880884 A JP9880884 A JP 9880884A JP S60243527 A JPS60243527 A JP S60243527A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 技術分野
本発明は、荷重が印加されると弾性変形する起歪体にひ
ずみゲージを添着しそのひずみゲージによって印加荷重
に応じた電気信号を得るようにした荷重変換器に関する
ものである。
ずみゲージを添着しそのひずみゲージによって印加荷重
に応じた電気信号を得るようにした荷重変換器に関する
ものである。
（ｂ） 従来技術
従来のこの種の荷重変換器としては、例えば第２図（Ａ
）および（Ｂ）に平面図および正面図をもって示すよう
なもの、第３図（Ａ）および（Ｂ）に平面図および正面
図をもって示すようなもの等が一般に用いられている。
）および（Ｂ）に平面図および正面図をもって示すよう
なもの、第３図（Ａ）および（Ｂ）に平面図および正面
図をもって示すようなもの等が一般に用いられている。
第２図（Ａ）、（Ｂ）に示す荷重変換器１は、全体形状
が薄板リンク状を呈し、荷重印加方向の両端部に取付ボ
ルト挿通用の透孔２，３が穿設され、該透孔２，３に挾
まれた中間部は薄肉とされて起歪部４が形成され、その
起歪部４中央部の上面と下面には各２枚のひずみゲージ
、すなわち引張ひすみ検出用のひずみゲージＳＧｌとＳ
Ｇ４およびポアッソン比による圧縮ひずみ検出用ひずみ
ゲージＳＧ２とＳＧ３が接着剤により添着されており、
被測定対象物より前記透孔２．３に挿通された取付ボル
ト（図示せず）を介して印加された荷重を、ひずみゲー
ジＳＧ１〜ＳＧ４により検出するように構成されている
。
が薄板リンク状を呈し、荷重印加方向の両端部に取付ボ
ルト挿通用の透孔２，３が穿設され、該透孔２，３に挾
まれた中間部は薄肉とされて起歪部４が形成され、その
起歪部４中央部の上面と下面には各２枚のひずみゲージ
、すなわち引張ひすみ検出用のひずみゲージＳＧｌとＳ
Ｇ４およびポアッソン比による圧縮ひずみ検出用ひずみ
ゲージＳＧ２とＳＧ３が接着剤により添着されており、
被測定対象物より前記透孔２．３に挿通された取付ボル
ト（図示せず）を介して印加された荷重を、ひずみゲー
ジＳＧ１〜ＳＧ４により検出するように構成されている
。
また、第３図（Ａ）、（Ｂ）に示す荷重変換器５は、同
様にその両端部に透孔６，７が穿設されたリンク状を呈
しており、その中央部に一面側から他面側に貫通する透
孔８が穿設されてその幅方向両側に幅狭の起歪部９，１
０が形成され、その起歪部９，１０のひずみを検出し得
るように透孔８の内壁および起歪部９，１０の側壁にそ
れぞれひずみゲージＳＧＩ、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ
４が接着剤により添着されており、上述の従来例と同様
ひずみゲージＳＧＩ。
様にその両端部に透孔６，７が穿設されたリンク状を呈
しており、その中央部に一面側から他面側に貫通する透
孔８が穿設されてその幅方向両側に幅狭の起歪部９，１
０が形成され、その起歪部９，１０のひずみを検出し得
るように透孔８の内壁および起歪部９，１０の側壁にそ
れぞれひずみゲージＳＧＩ、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ
４が接着剤により添着されており、上述の従来例と同様
ひずみゲージＳＧＩ。
ＳＧ２．ＳＧ３．ＳＧ４によりその両端部に印加された
荷重を検出し得るように構成されている。
荷重を検出し得るように構成されている。
しかしながら、このように構成された上記２つの従来の
荷重変換器は、次に述べる欠点がある。
荷重変換器は、次に述べる欠点がある。
第１に、捩りの影響を受け易く、従ってワイヤロープの
ように荷重が掛ったとき捩りが発生する箇所に用いた場
合、正確な荷重を検出することができない。
ように荷重が掛ったとき捩りが発生する箇所に用いた場
合、正確な荷重を検出することができない。
第２に、曲げ、特に板厚方向の曲げに対する影響が大き
く使用にあたって逃げ機構が必要となる。
く使用にあたって逃げ機構が必要となる。
第３に、荷重変換器の使用応力（測定応力）と起歪体の
破壊応力（極限強さ）との差が大きくとれないため、起
歪体の材料として、必然的に強度の大きい、すなわち抗
張力または抗圧力の大きい高級材料（特殊鋼等）を用い
なければならず、従って材料費、加工・処理費が嵩み、
高価なものとなる。
破壊応力（極限強さ）との差が大きくとれないため、起
歪体の材料として、必然的に強度の大きい、すなわち抗
張力または抗圧力の大きい高級材料（特殊鋼等）を用い
なければならず、従って材料費、加工・処理費が嵩み、
高価なものとなる。
第４に、使用応力と破壊応力との差が小さいために定格
荷重よりあまり大きな過負荷をかけることができない。
荷重よりあまり大きな過負荷をかけることができない。
仮に大きな過負荷に耐えるようにするには、使用応力を
小さくする、すなわち容量を大きくすればよいが、その
ようにした場合、当然使用応力レベルが低下するから測
定精度（分解能）が低下するという新たな問題を生ずる
。
小さくする、すなわち容量を大きくすればよいが、その
ようにした場合、当然使用応力レベルが低下するから測
定精度（分解能）が低下するという新たな問題を生ずる
。
（ｃ） 目的
本発明は、上記従来の荷重変換器の有する欠点を悉く解
消すべくなされたもので、その目的とするところは、従
来のものに比べ、捩り、曲げに対する影響を非常に少な
くして荷重検出精度を向上し得るとともに、ひずみ検出
感度および荷重検出精度の向上を実現しつつ使用応力と
破壊応力との比率を非常に大きくして安全性を著しく向
上し得、しかも価格の低廉化を実現し得る荷重変換器を
提供することにある。
消すべくなされたもので、その目的とするところは、従
来のものに比べ、捩り、曲げに対する影響を非常に少な
くして荷重検出精度を向上し得るとともに、ひずみ検出
感度および荷重検出精度の向上を実現しつつ使用応力と
破壊応力との比率を非常に大きくして安全性を著しく向
上し得、しかも価格の低廉化を実現し得る荷重変換器を
提供することにある。
（ｄ） 構成
本発明は、荷重が印加されると弾性変形する起歪体にひ
ずみゲージを添着してなる荷重変換器において、前記起
歪体の荷重印加方向両端部にそれぞれ被測定対象物へ取
付けるための取付部を形成し、前記起歪体の中央部に小
なる断面積を有し且つ前記荷重印加方向に沿って所定の
長さを有する第１の起歪部を形成し、前記起歪体におけ
る第１の起歪部の前記荷重印加方向に直交する方向の両
側に前記第１の起歪部の前記断面積よりも充分大なる断
面積を有し且つ該荷重印加方向に沿って前記第１の起歪
部の前記長さよりも大なる長さを有する第２の起歪部を
形成し、前記第１の起歪部にひずみゲージを添着してな
り、前記ひずみゲージより前記印加荷重に応じた電気信
号を得るように構成したことを特徴とするものであり、
上記のように構成したことによって、本発明の上記目的
を達成することができる。
ずみゲージを添着してなる荷重変換器において、前記起
歪体の荷重印加方向両端部にそれぞれ被測定対象物へ取
付けるための取付部を形成し、前記起歪体の中央部に小
なる断面積を有し且つ前記荷重印加方向に沿って所定の
長さを有する第１の起歪部を形成し、前記起歪体におけ
る第１の起歪部の前記荷重印加方向に直交する方向の両
側に前記第１の起歪部の前記断面積よりも充分大なる断
面積を有し且つ該荷重印加方向に沿って前記第１の起歪
部の前記長さよりも大なる長さを有する第２の起歪部を
形成し、前記第１の起歪部にひずみゲージを添着してな
り、前記ひずみゲージより前記印加荷重に応じた電気信
号を得るように構成したことを特徴とするものであり、
上記のように構成したことによって、本発明の上記目的
を達成することができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。
第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は１本発明
の一実施例の構成をそれぞれ示す平面図、同図Ｘ−Ｘ線
矢視方向断面図、同２−２線矢視方向断面図および同２
−２線矢視方向断面図である。
の一実施例の構成をそれぞれ示す平面図、同図Ｘ−Ｘ線
矢視方向断面図、同２−２線矢視方向断面図および同２
−２線矢視方向断面図である。
同図において、１１は全体形状が荷重印加方向（図にお
いては左右方向）に細長い略矩形板状を呈する起歪体で
あり、荷重印加方向両端部にそれぞれ被測定対象物より
測定荷重を受け入れるべく、取付部が形成されており、
この場合、被測定対象物に荷重変換器を取付ける取付ボ
ルト（図示せず）を挿通するための透孔１２゜１３が穿
設されている。起歪体１１の上記２つの透孔１２と１３
とで挟まれる中間部分、すなわち起歪体１１の中央部に
は、第１図（Ｂ）。
いては左右方向）に細長い略矩形板状を呈する起歪体で
あり、荷重印加方向両端部にそれぞれ被測定対象物より
測定荷重を受け入れるべく、取付部が形成されており、
この場合、被測定対象物に荷重変換器を取付ける取付ボ
ルト（図示せず）を挿通するための透孔１２゜１３が穿
設されている。起歪体１１の上記２つの透孔１２と１３
とで挟まれる中間部分、すなわち起歪体１１の中央部に
は、第１図（Ｂ）。
（Ｃ）に示されるような小なる矩形断面を有し且つ荷重
印加方向に沿って所定の長さＱを有する第１の起歪部１
４が形成されている。また、起歪体１１の中間部におけ
る上記第１の起歪部１４の幅方向（荷重印加方向と直交
する方向）の両側には、第１の起歪部１４の断面積より
も充分大なる（例えば、１０倍〜３０倍の）断面積を有
し且つ長さ方向（荷重印加方向）に沿って第１の起歪部
の長さＱよりも大なる長さＬを有する第２の起歪部１５
．１６が形成されている。すなわち、この実施例の場合
、平面よりみて、起歪体中心線（曲げ中立軸）１７に対
し対称で起歪体１１の一面側から他面側に貫通する該中
心線１７に平行なスリット１８．１９およびこれらのス
リット１８．１９の中央部からそれぞれ内方に向けて一
定の長さにわたる一面側から他面側に貫通するスリット
２０．２１を（例えばミーリング加工により）形成する
。このスリット２０と２１とで挟まれる中央部分は、さ
らに−面（上面）側および他面（下面）側からそれぞれ
一定の深さまで座繰り加工（例えばミーリング加工）し
、薄板状に形成する。このようにして第１の起歪部１４
が形成され、またスリット１８と側縁との間およびスリ
ット１９と側縁との間に、第２の起歪部１５および１６
が形成される。透孔１２と１３とにより狭まれる中間部
分における第１および第２の起歪部１４および１５．１
６以外の部分は、該起歪部１４〜１６の断面積に比べて
充分に大なる面積を有しているので、荷重印加時に実質
上ひずみを生ぜず、剛体とみなすことができる。第１の
起歪部１４の上面側および下面側には、中心線１７に対
称にその受感方向を長さ方向と幅方向に向けて各２枚の
ひずみゲージＳＧＩ、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ４がそ
れぞれ接着、蒸着その他の手段により添着されている。
印加方向に沿って所定の長さＱを有する第１の起歪部１
４が形成されている。また、起歪体１１の中間部におけ
る上記第１の起歪部１４の幅方向（荷重印加方向と直交
する方向）の両側には、第１の起歪部１４の断面積より
も充分大なる（例えば、１０倍〜３０倍の）断面積を有
し且つ長さ方向（荷重印加方向）に沿って第１の起歪部
の長さＱよりも大なる長さＬを有する第２の起歪部１５
．１６が形成されている。すなわち、この実施例の場合
、平面よりみて、起歪体中心線（曲げ中立軸）１７に対
し対称で起歪体１１の一面側から他面側に貫通する該中
心線１７に平行なスリット１８．１９およびこれらのス
リット１８．１９の中央部からそれぞれ内方に向けて一
定の長さにわたる一面側から他面側に貫通するスリット
２０．２１を（例えばミーリング加工により）形成する
。このスリット２０と２１とで挟まれる中央部分は、さ
らに−面（上面）側および他面（下面）側からそれぞれ
一定の深さまで座繰り加工（例えばミーリング加工）し
、薄板状に形成する。このようにして第１の起歪部１４
が形成され、またスリット１８と側縁との間およびスリ
ット１９と側縁との間に、第２の起歪部１５および１６
が形成される。透孔１２と１３とにより狭まれる中間部
分における第１および第２の起歪部１４および１５．１
６以外の部分は、該起歪部１４〜１６の断面積に比べて
充分に大なる面積を有しているので、荷重印加時に実質
上ひずみを生ぜず、剛体とみなすことができる。第１の
起歪部１４の上面側および下面側には、中心線１７に対
称にその受感方向を長さ方向と幅方向に向けて各２枚の
ひずみゲージＳＧＩ、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ４がそ
れぞれ接着、蒸着その他の手段により添着されている。
次に、上記構成よりなる実施例の作用につき説明する。
先ず、被測定対象物の例えば荷重伝達系中に荷重変換器
を介挿する。この例の場合、透孔１２．１３にそれぞれ
取付ボルトを挿通し被測定対象物に形成されたねじ穴に
螺合せしめることにより取付、固定する。
を介挿する。この例の場合、透孔１２．１３にそれぞれ
取付ボルトを挿通し被測定対象物に形成されたねじ穴に
螺合せしめることにより取付、固定する。
いま、引張荷重Ｗが取付ボルトを介して起歪体１１の両
端部に作用すると、第１の起歪部１４および第２の起歪
部１５．１６以外の部分は、剛性が充分高く設定されて
いるため、ひずみを生ずることなく、専ら、第１および
第２の起歪部１４および１５．１６が伸長され長手方向
（荷重印加方向）に伸び、幅方向（荷重印加方向に直交
する方向）に縮む。第１の起歪部１４には、既述したよ
うにして上面および下面に各２枚のひずみゲージＳＧＩ
、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ４が添着されているので、
その第１の起歪部１４の伸びまたは縮みに応じて変形さ
れ、その抵抗値が変化する。一般に、上述のように添着
された４枚のひずみゲージＳＧＩ〜ＳＧ４は、ホイート
ストンブリッジに形成されるため、このホイートストン
ブリッジの出力端からは第１の起歪部１４のひずみに正
確に対応した電気信号を出力する。この電気信号をもと
にひずみ測定器（図示せず）によって荷重値を知る（測
定する）ことができる。
端部に作用すると、第１の起歪部１４および第２の起歪
部１５．１６以外の部分は、剛性が充分高く設定されて
いるため、ひずみを生ずることなく、専ら、第１および
第２の起歪部１４および１５．１６が伸長され長手方向
（荷重印加方向）に伸び、幅方向（荷重印加方向に直交
する方向）に縮む。第１の起歪部１４には、既述したよ
うにして上面および下面に各２枚のひずみゲージＳＧＩ
、ＳＧ２およびＳＧ３．ＳＧ４が添着されているので、
その第１の起歪部１４の伸びまたは縮みに応じて変形さ
れ、その抵抗値が変化する。一般に、上述のように添着
された４枚のひずみゲージＳＧＩ〜ＳＧ４は、ホイート
ストンブリッジに形成されるため、このホイートストン
ブリッジの出力端からは第１の起歪部１４のひずみに正
確に対応した電気信号を出力する。この電気信号をもと
にひずみ測定器（図示せず）によって荷重値を知る（測
定する）ことができる。
次に、上記実施例に係る荷重変換器の第１および第２の
起歪部１４および１５．１６に発生するひずみについて
検討する。
起歪部１４および１５．１６に発生するひずみについて
検討する。
すなわち第１の起歪部１４の断面積を８１、第２の起歪
部１５と１６の合計断面積を８２、第１の起歪部１４で
分担する荷重を”ＪＪ＋、第２の起歪部１５と１６とで
分担する荷重をＷ２、縦弾性率をＥとし、この荷重変換
器にＷの荷重が作用したとき、第１および第２の起歪部
１４および１５．１６がΔだけ伸びたとすると、Δ＝Ｗ
１ ・Ｑ ／ Ｓ ＋ ・Ｅ ＝Ｗ２ ・Ｌ ／ Ｓ ２ ・Ｅ ・・・・・・・・・
（１）なる関係が成立する。
部１５と１６の合計断面積を８２、第１の起歪部１４で
分担する荷重を”ＪＪ＋、第２の起歪部１５と１６とで
分担する荷重をＷ２、縦弾性率をＥとし、この荷重変換
器にＷの荷重が作用したとき、第１および第２の起歪部
１４および１５．１６がΔだけ伸びたとすると、Δ＝Ｗ
１ ・Ｑ ／ Ｓ ＋ ・Ｅ ＝Ｗ２ ・Ｌ ／ Ｓ ２ ・Ｅ ・・・・・・・・・
（１）なる関係が成立する。
荷重Ｗは、第１の起歪部１４と第２の起歪部１５．１６
とで分担されるから、 Ｗ”Ｗ＋ ＋Ｗ２ ・・・・・・・・・（２）と表わす
ことができる。この（１）、（２）式より第１の起歪部
１４が分担する荷重Ｗ１は、次式のようになる。
とで分担されるから、 Ｗ”Ｗ＋ ＋Ｗ２ ・・・・・・・・・（２）と表わす
ことができる。この（１）、（２）式より第１の起歪部
１４が分担する荷重Ｗ１は、次式のようになる。
Ｗ＋ ＝Ｗ／ （１＋ （Ｓ２ ・Ｑ ／ Ｓ ＋ ・
Ｌ））・・・・・・・・・（３） 従って、第１の起歪部１４のひずみε１は、次式で示す
ようになる。
Ｌ））・・・・・・・・・（３） 従って、第１の起歪部１４のひずみε１は、次式で示す
ようになる。
ε１＝Δ／ Ｑ ＝’Ｗ＋ ／ Ｓ ＋ ・Ｅ＝Ｗ／［
Ｓｔ ・Ｅ （１＋ （Ｓ２ ・Ｑ／Ｓ１ ・Ｌ））］
・・・・・・・・・（４）次に、第２の起歪部１５．
１６に発生するひずみＥ２は、同様にして導くと、次式
で示すようになる。
Ｓｔ ・Ｅ （１＋ （Ｓ２ ・Ｑ／Ｓ１ ・Ｌ））］
・・・・・・・・・（４）次に、第２の起歪部１５．
１６に発生するひずみＥ２は、同様にして導くと、次式
で示すようになる。
ε２ ＝ Ｗ／ （Ｓ ２・Ｅ （１＋（Ｓｌ ・Ｌ／
Ｓ２・Ｑ））〕 ・・・・・・・・・（５）ここで、第
１の起歪部１４の断面積Ｓ１に対し第２の起歪部１５と
１６の断面積Ｓ２の断面積は充分に太きく （８２＞Ｓ
ｌ ） 、第１の起歪部１４の長さＱより第２の起歪部
１５．１６の長さの方が大きい（Ｌ＞Ｑ）ものとする。
Ｓ２・Ｑ））〕 ・・・・・・・・・（５）ここで、第
１の起歪部１４の断面積Ｓ１に対し第２の起歪部１５と
１６の断面積Ｓ２の断面積は充分に太きく （８２＞Ｓ
ｌ ） 、第１の起歪部１４の長さＱより第２の起歪部
１５．１６の長さの方が大きい（Ｌ＞Ｑ）ものとする。
従って、上記（４）、（５）式を比較すれば明らかなよ
うに、第１の起歪部１４に発生するひずみε１が非常に
大きいことが判る。
うに、第１の起歪部１４に発生するひずみε１が非常に
大きいことが判る。
因に、このことを具体的数値をもって検討してみると、
Ｓｌ ＝５０ｏｎ” 、 Ｓ２ ＝６８０ｍｎ＋２゜Ｌ
＝４０ｍｎ、 Ｑ＝１０ｍ＋＋の起歪体１１に、Ｗ＝６
０ ’ｏ ｏ ｋｇの荷重が印加したとすると、第１の
起歪部１４に生ずるひずみε１は、（４）式よす ε １ ＝２５１４２Ｘ１０−６ となる。（ここでＥ＝２．Ｉ Ｘ １０’ ｋｇ／ｃＪ
とする）。
Ｓｌ ＝５０ｏｎ” 、 Ｓ２ ＝６８０ｍｎ＋２゜Ｌ
＝４０ｍｎ、 Ｑ＝１０ｍ＋＋の起歪体１１に、Ｗ＝６
０ ’ｏ ｏ ｋｇの荷重が印加したとすると、第１の
起歪部１４に生ずるひずみε１は、（４）式よす ε １ ＝２５１４２Ｘ１０−６ となる。（ここでＥ＝２．Ｉ Ｘ １０’ ｋｇ／ｃＪ
とする）。
次に、上記実施例における第１．第２の起歪部１４，１
５．１６の合計断面積（ＳＩ＋３２）と同じ断面積の起
歪部４をもつ第２図（Ａ）。
５．１６の合計断面積（ＳＩ＋３２）と同じ断面積の起
歪部４をもつ第２図（Ａ）。
（Ｂ）に示す従来の荷重変換器１にＷ ＝ ６０００
ｋｇの荷重が印加された場合に、該起歪部４に発生する
ひずみＥ４を計算すると、 ε４：４２０Ｘ１０−６ となる。すなわち、上記寸法に形成された実施例によっ
て得られるひずみε１は、従来例によっで得られるひず
みε４に対し約５９倍（ε１／ε４＝５９）であること
になる。
ｋｇの荷重が印加された場合に、該起歪部４に発生する
ひずみＥ４を計算すると、 ε４：４２０Ｘ１０−６ となる。すなわち、上記寸法に形成された実施例によっ
て得られるひずみε１は、従来例によっで得られるひず
みε４に対し約５９倍（ε１／ε４＝５９）であること
になる。
このように、本実施例の荷重変換器は、第１の起歪部１
４に発生するひずみが非常に大きいことが明らかであり
、従って、従来のものに比べ、ひずみ検出感度を大幅に
向上させることができる。
４に発生するひずみが非常に大きいことが明らかであり
、従って、従来のものに比べ、ひずみ検出感度を大幅に
向上させることができる。
そして、本実施例の荷重変換器の破壊強度は、第２の起
歪部１５．１６の強度によって決まるが、上記（５）式
をみれば明らかなように、この第２の起歪部１５．１６
の断面積Ｓ２は充分大きくとり得るので、荷重変換器の
強度を容易に増大させることができる。すなわち、第２
の起歪部１５．１６の強度を増大させつつ、第１の起歪
部１４のひずみ検出感度を増大させることができる。換
言すれば、第２の起歪部１５゜１６に発生させるひずみ
（応力）を従来のものより非常に小さくできるから、材
料の弾性特性の良好な領域を利用した高精度な荷重変換
器を製作することができる。このことは、荷重とひずみ
（応力）とが比例する範囲の小さい（つまり弾性変形す
る範囲が狭い）低強度の材料でも使用可能であることを
意味するから、起歪体１１を構成する材料が安価なもの
で足り、加工費、熱処理費も低くなり、従って安価な荷
重変換器を提供することができる。
歪部１５．１６の強度によって決まるが、上記（５）式
をみれば明らかなように、この第２の起歪部１５．１６
の断面積Ｓ２は充分大きくとり得るので、荷重変換器の
強度を容易に増大させることができる。すなわち、第２
の起歪部１５．１６の強度を増大させつつ、第１の起歪
部１４のひずみ検出感度を増大させることができる。換
言すれば、第２の起歪部１５゜１６に発生させるひずみ
（応力）を従来のものより非常に小さくできるから、材
料の弾性特性の良好な領域を利用した高精度な荷重変換
器を製作することができる。このことは、荷重とひずみ
（応力）とが比例する範囲の小さい（つまり弾性変形す
る範囲が狭い）低強度の材料でも使用可能であることを
意味するから、起歪体１１を構成する材料が安価なもの
で足り、加工費、熱処理費も低くなり、従って安価な荷
重変換器を提供することができる。
また、上述したように破壊応力に対して非常に小さな応
力領域を使用することになるから、特に破壊強度が問題
となるクレーン等の構造物の荷重が負荷される部分に荷
重変換器を介挿する場合、極めて安全性の高い支承部材
として機能させることができ、しかも測定精度も大幅に
向上させることができる。
力領域を使用することになるから、特に破壊強度が問題
となるクレーン等の構造物の荷重が負荷される部分に荷
重変換器を介挿する場合、極めて安全性の高い支承部材
として機能させることができ、しかも測定精度も大幅に
向上させることができる。
さらにまた、第１図（Ｂ）または（Ｃ）をみれば推測が
つくように、ひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４は、曲げ中立
軸のごく近傍に設けられた第１の起歪部１４（すなわち
この第１の起歪部１４は、起歪体１１の長さ方向、幅方
向および厚さ方向の中心部に形成されている）の上下両
面に添着されているため、曲げが作用しても曲げ応力は
零に近くひずみゲージＳＧＩ〜ＳＧ４からは曲げ出力は
殆んど送出されない。さらに、これらひずみゲージ５Ｇ
Ｉ−３Ｇ４は、上下両面の対称位置に添着され、且つホ
イートストンブリッジに構成されているから、曲げおよ
び捩り出力は、キャンセルされ、殆んど無視できる程度
に小さくなる。
つくように、ひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４は、曲げ中立
軸のごく近傍に設けられた第１の起歪部１４（すなわち
この第１の起歪部１４は、起歪体１１の長さ方向、幅方
向および厚さ方向の中心部に形成されている）の上下両
面に添着されているため、曲げが作用しても曲げ応力は
零に近くひずみゲージＳＧＩ〜ＳＧ４からは曲げ出力は
殆んど送出されない。さらに、これらひずみゲージ５Ｇ
Ｉ−３Ｇ４は、上下両面の対称位置に添着され、且つホ
イートストンブリッジに構成されているから、曲げおよ
び捩り出力は、キャンセルされ、殆んど無視できる程度
に小さくなる。
なお、本発明は、上述の実施例に限定されるものではな
く二本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することができる。
く二本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することができる。
例えば、取付部として、上記実施例では、両端部に透孔
１２，１３を穿設した例について述べたが、各端部の透
孔は複数設けてもよく、また単に圧縮荷重のみを検出す
るものであれば、一端側に荷重受座を、他端側に台座部
を形成するだけでもよい。
１２，１３を穿設した例について述べたが、各端部の透
孔は複数設けてもよく、また単に圧縮荷重のみを検出す
るものであれば、一端側に荷重受座を、他端側に台座部
を形成するだけでもよい。
また、荷重変換器を例えばプラスチックケース等のケー
スに収納して使用することができる。
スに収納して使用することができる。
この場合、ケースは荷重変換器が余裕をもって収納でき
る大きさとするか、第２の起歪部１５゜１６に比し充分
剛性が小さいものであれば、密着状態で収納するような
ものでもよい。
る大きさとするか、第２の起歪部１５゜１６に比し充分
剛性が小さいものであれば、密着状態で収納するような
ものでもよい。
また、第１の起歪部１４の周辺凹陥部に、エポキシ樹脂
１含成ゴム等の充填材を充填し固化させるようにしても
よい。このようにすれば、ひずみゲージの吸湿による劣
化（絶縁低下）を防止できる。
１含成ゴム等の充填材を充填し固化させるようにしても
よい。このようにすれば、ひずみゲージの吸湿による劣
化（絶縁低下）を防止できる。
さらにまた、起歪体１１の形状としては、実施例のよう
な矩形板状のものに限らず、略円柱状、略角柱状、その
他の形状であってもよい。
な矩形板状のものに限らず、略円柱状、略角柱状、その
他の形状であってもよい。
また、起歪体１１は、上記実施例の場合、一体構造のも
のを示しであるが、取付部、第１の起歪部、第２の起歪
部のいずれかを別体のもので加工した後、溶接等により
一体化するようにしてもよい。
のを示しであるが、取付部、第１の起歪部、第２の起歪
部のいずれかを別体のもので加工した後、溶接等により
一体化するようにしてもよい。
（ｅ） 効果
以上詳述したところより明らかなように本発明によれば
、使用応力と破壊応力との比率を非常に大きくでき、従
って安全性を著しく向上できるとともに荷重検出精度の
大幅な向上および価格の低廉化を実現し得、さらに捩り
、曲げに対する影響を少なくでき、従ってこの点でも荷
重検出精度の向上を実現し得る荷重変換器を提供オス、
マンｈ１−′ｒ−六スー
、使用応力と破壊応力との比率を非常に大きくでき、従
って安全性を著しく向上できるとともに荷重検出精度の
大幅な向上および価格の低廉化を実現し得、さらに捩り
、曲げに対する影響を少なくでき、従ってこの点でも荷
重検出精度の向上を実現し得る荷重変換器を提供オス、
マンｈ１−′ｒ−六スー
第１図（Ａ） 、（Ｂ） 、（Ｃ）および（Ｄ）は、本
発明の一実施例の構成をそれぞれ示す平面図、同図Ｘ−
Ｘ線矢視方向断面図、同２−２線矢視方向断面図、およ
び同２−２線矢視方向断面図、第２図（Ａ）および（Ｂ
）は、従来の荷重変換器の一例の構成を示す平面図およ
び正面図、第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来の荷重変
換器の他の例の構成を示す平面図および正面図である。 １１・・・・・・起歪体、 １２．１３・・・・・透孔
、１４・・・・・第１の起歪部、 １５．１６・・・・・第２の起歪部、 １８〜２１・・・・・スリット、 ＳＧＩ〜ＳＧ４・・・・・ひずみゲージ。
発明の一実施例の構成をそれぞれ示す平面図、同図Ｘ−
Ｘ線矢視方向断面図、同２−２線矢視方向断面図、およ
び同２−２線矢視方向断面図、第２図（Ａ）および（Ｂ
）は、従来の荷重変換器の一例の構成を示す平面図およ
び正面図、第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来の荷重変
換器の他の例の構成を示す平面図および正面図である。 １１・・・・・・起歪体、 １２．１３・・・・・透孔
、１４・・・・・第１の起歪部、 １５．１６・・・・・第２の起歪部、 １８〜２１・・・・・スリット、 ＳＧＩ〜ＳＧ４・・・・・ひずみゲージ。
Claims (3)
- （１）荷重が印加されると弾性変形する起歪体にひずみ
ゲージを添着してなる荷重変換器において、前記起歪体
の荷重印加方向両端部にそれぞれ被測定対象物へ取付け
るための取付部を形成し、前記起歪体の中央部に小なる
断面積を有し且つ前記荷重印加方向に沿って所定の長さ
を有する第１の起歪部を形成し、前記起歪体における前
記第１の起歪部の前記荷重印加方向に直交する方向の両
側に前記第１の起歪部の前記断面積よりも充分大なる断
面積を有し且つ該荷重印加方向に沿って前記第１の起歪
部の前記長さよりも大なる長さを有する第２の起歪部を
形成し、前記第１の起歪部にひずみゲージを添着してな
り、前記ひずみゲージより前記印加荷重に応じた電気信
号を得るように構成したことを特徴とする荷重変換器。 - （２）前記起歪体は、荷重印加方向に長い略矩形板状を
呈する特許請求の範囲第１項記載の荷重変換器。 - （３）前記第１の起歪部は、前記起歪体の長さ方向、幅
方向および厚さ方向の中心部に形成されている特許請求
の範囲第２項記載の荷重変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9880884A JPS60243527A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 荷重変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9880884A JPS60243527A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 荷重変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243527A true JPS60243527A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14229632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9880884A Pending JPS60243527A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 荷重変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243527A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360033U (ja) * | 1989-10-16 | 1991-06-13 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5552923A (en) * | 1978-10-16 | 1980-04-17 | Kyowa Dengiyou:Kk | Load converter |
| JPS5746841B2 (ja) * | 1979-04-13 | 1982-10-06 |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9880884A patent/JPS60243527A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5552923A (en) * | 1978-10-16 | 1980-04-17 | Kyowa Dengiyou:Kk | Load converter |
| JPS5746841B2 (ja) * | 1979-04-13 | 1982-10-06 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360033U (ja) * | 1989-10-16 | 1991-06-13 |
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