JPS605889B2 - 分力と捩りモ−メントとの分離検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水平梁軸に垂直な測定せんとする力の軸に直角
な分力とそれらによる操りを検出する装置に関する。

物体に働く力の物体内の所定の点に対する作用はその点
を通り加えられた力の方向に平行する力とその点より力
の作用線えの垂線の長さとの積により定まるモーメント
により決定される。こうした力を測定するため従来力に
直交する軸を有する梁を用いその両端近く軸に直角な応
力集中貫通孔を置き、両孔の内側を軸に沿う溝にて結び
上下２本の弱い梁とした主応力集中部を作ると「上下の
梁が一体となった両端が強いので片端に溝面に垂直な力
が加はると両端は平行で両端の丸孔で薄くなった部分が
１図のような、Ｓ字変形則ち平行４辺形変形となり、モ
ーメントに感ぜず、換言すれば、着力点の位置に無関係
で力の大小のみを検出する梁となるので力の測定に慣用
せられる。所が溝の平面に直角な力に対しては梁は最大
感度で曲り、力検出感度も最大となるが溝面に対し力が
懐く、即ち溝面に平行する分力があると力の大小でなく
溝面に平行な分力は梁の前後方向の歪と嫁りとを起すの
でこれによる誤差を検出し補正する必要がある。又分力
がなくとも、測定力が軸心を外れると操りモーメントを
起す。本発明は測定せんとする力とそれに直交する分力
及び換りの３者を一つの梁で検出することを目的とする
ものである。この為水平溝面の主応力集中部と同形の垂
直補助応力集中部とを一つの梁に同時に設けると梁は垂
直と水平の２力に別々に対応変形する。この梁の主応力
集中部の片端の両側丸孔の上下の外に４枚の歪ゲージ両
端合計８枚のゲージで２組の露橋を作る。こうした構造
の梁に垂直力がカロリ１図の変形をすると左端上側は伸
び（十）下側は縮み（一）右端は反対に屈曲する。力を
検出る電橋はその不平衡度で力を示すので出力端の両側
を反犠牲とし対角辺を同極・性にする時感度が最大にな
るので前後面別に左上より各ゲージを時計回りにした富
打橋２つを直列にすれば垂直力が指示できる。水平力に
は上下面別左前より上から見てゲージを同じく時計回り
の電橋とした２つを直列にする。こうした２力の切換に
は５図の４極回転スイッチを利用すれば２露橋の辺を同
時に切換て垂直か水平かの力の測定力を選び得られる。
模りでは上下の歪が反対で一つおきに極性が反対となる
ので各力の２つの電橋を反転切換スイッチで逆にして検
出することが出来るのを見出しこの２つ直交する応力集
中部の構造と富許喬配置とにより一つの梁のみで正確に
２力と模りの３者の測定が簡単に出来る。以下図面によ
り本発明の実施例を説明する。

第１図は在来慣行の力に直角な平面の屈曲を用いる測定
梁即ち垂直な力を測定するために水平な面の梁１０でモ
メント効果則ち着力点誤差を除去するため梁軸に直角水
平な貫通応力集中丸孔１２と１４とその内側を軸に沿い
連絡する水平で前後に貫通する平面溝１６とで、梁を上
下二本の薄い梁１８と２０とに分離した辺にて主応力集
中部２２を形成すれば丸孔の上下面は薄く弱いので曲り
はここに集り、その外側の両端２４（固定側）と２６（
可動側）とは厚く強いので曲らず互いに平行となり点線
のようなＳ字又は平行４辺形変形をする梁となり着力点
誤差なく力を測定する。この時、丸孔の片面左右上下に
歪ゲージＡ′，Ｂ′，Ｃ′，〇「他の面左右上下にＡ″
，Ｂ″，Ｃ″，Ｂ″とを置くとモーメントに無関係で従
って着力点位置に無関係に、溝面に垂直な力を測定出来
る。その上一つの梁に主応力集中部２２とそれに垂直な
同形の補助応力集中部２８を同時に作りこれに前記主応
力集中部２２の側面左右上下にゲージ８枚を置けば、垂
直力とそれに含まれる水平分力とを「前述の様に同時に
検出可能となる。例えば垂直力では一図の様に前面の上
下と左右が逆に歪むので上記の電橋感度を最大にする規
則により同じ歪を対角辺歪の逆を隣り即ちＡ′，〇，〇
、及びＢ、の順で亀橋を作り後面も同一の歪なのでＡ″
，Ｃ″Ｄ″，Ｂ″の順の亀橋を作りこれらを直列にして
垂直力を検出できる。水平力では上側Ａ′，Ａ′′と〇
′，〇が互に逆なのでＡ′，Ａ″，〇′，Ｃ′の順とし
上下側は同一なので「Ｂ′，Ｂ″，Ｄ″，〇順の霞橋と
を直列にして検出出来る。こうした水平と垂直な力測定
回路は５図に示す４極回転切換スイッチで各力の２つの
富野喬を同時相互に切換可能うで２つの力を自由に選ぶ
ことが出来る。その上それらの力が梁軸を外れ第３図の
ように擦りを起す時にも模りは水平分力と同様で只上下
が反対の屈曲となるので夫々の力の２つの露橋を１つの
反転切換スイッチのみで夫々の力の振りを検出可能とな
し正確な垂直と水平との力と操りの３者の同時検出を一
つの梁のみで、行うことが出来る。第３，４図はその理
由を示すもので３図は振りを起したときの梁の着力側軸
端２６から見た立面図で第４図はそれの平面図で梁軸を
外れた力により軸端２６が反時計に約４０ｏ換られた状
態を示すもので点線は振られた下面の応力集中丸孔と溝
の変形の形を示している。

第４図の様に補助応力集中部２１８の陵線は図のように
換り‘こより変形し上下左右の伸びと縮みが要訪喬上で
一つおき逆なので上述の様に反転切換スイッチ３２で各
力の２つの電動喬を切換るのみで換りをも検出出来る。
この様に本発明は構造が簡単安価な一つの梁で垂直、水
平、の力と操りなどの３者を一つの梁で検出する効果は
非常に大である。本発明では説明を簡単にするため垂直
力を主にしてそれに直角な水平分力及び嫁りを主にし特
許請求の範囲にも述べたが測定する力の方向に直角に応
力集中部の面をとればよいので測定する主力の方向は自
由である。

又富針鰯ま上文では前後側面別と左右端別の組合とした
が富む喬感度を最大にする以外組合せは自由である。

【図面の簡単な説明】

第１図は屈曲による在来の垂直力測定梁の変形説明図で
、第２図は水平力測定梁、第３図は垂直水平２力による
梁の変形の端から見た立面図、第４図はその変形平面図
、第５図は電動喬回路図を示す。 図中１０・・…・梁「 １２，１４……左右円孔、１６
・・’・・・溝、１８，２０…・・。 上下辺、２２……主応力集中部、２４，２６・・・・・
・左（固定側）右（着力側）端、２８…・・・水平応力
集中部、Ａ′・・・・・・左又は後（固定側）端の前又
は左上ゲージ、Ａ″…・・・左又は後（固定側）端の後
又は右ゲージ、Ｂ……左又は後（固定側）端の前又は左
下ゲージ、Ｂ″・・・…左又は後（固定側）端の後又は
右ゲージ、〇…・・・右又は前（着力側）端の前又は左
上ゲージ、Ｃ″……右又は前（着力側）端の後又は右ゲ
ージ「〇…・・・右又は前（着力側）端の前又は左下ゲ
ージ、Ｄ″・・…・右又は前（着力側）端の後又は右ゲ
ージ、３０・・…・２極回転切換スイッチ、３２・・…
・反転切換スイッチ、Ｖ・・・・・・垂直力、日・・・
・・・水平力。う′鰍 うＺ図 ず３図 ナム図 うタ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 梁の軸に直交する両端の水平丸孔とその内側を結ぶ
   水平溝よりなる主応力集中部と、それに直交する同形の
   補助応力集中部とを梁の中間に設けた構造により、主と
   補助応力集中部の両側面丸孔の上下外側に梁軸に平行に
   上下前後４枚の歪ゲージを左右２組計８枚設けるのみに
   て直角な２力とそのり捩りとの３種の作用を一つの梁に
   て検出する分力と捩りモーメントとの分離検出装置。 ２ 梁の軸に直交する両端の水平丸孔とその内側を結ぶ
   水平溝よりなる主応力集中部と、それに直交する同形の
   補助応力集中部とを梁の中間に設けた構造と主応力集中
   部の両側面丸孔の上下外側に梁軸に平行に上下左右４枚
   の歪ゲージを前後２組計８枚設け、該４枚を左上より時
   計回りに閉じた前後面別電橋２組を直列にした主応力検
   出回路と同じく左右端別電橋２組を直列にした補助応力
   検出回路とを４極回転切換スイツチにて結び選択検出し
   て上記各回路の一つの電橋を反転切換スイツチにて逆転
   し夫々の力の捩りを検出する分力と捩りモーメントとの
   分離検出装置。