JPS6239928B2 - - Google Patents

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JPS6239928B2
JPS6239928B2 JP12327782A JP12327782A JPS6239928B2 JP S6239928 B2 JPS6239928 B2 JP S6239928B2 JP 12327782 A JP12327782 A JP 12327782A JP 12327782 A JP12327782 A JP 12327782A JP S6239928 B2 JPS6239928 B2 JP S6239928B2
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JP
Japan
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load
beams
pairs
strain
fixed
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Expired
Application number
JP12327782A
Other languages
English (en)
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JPS5913933A (ja
Inventor
Masayasu Kawai
Hiroshi Muto
Zenzaburo Tofuji
Yoshio Shoji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority to JP12327782A priority Critical patent/JPS5913933A/ja
Publication of JPS5913933A publication Critical patent/JPS5913933A/ja
Publication of JPS6239928B2 publication Critical patent/JPS6239928B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring 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
    • G01L1/22Measuring 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
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2243Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ひずみゲージによつてビームに加わ
る荷重の大きさを電気的に測定する荷重変換器に
関するものである。
第1図A,Bに、従来のいわゆる平行四辺形型
(平行ビーム型)の荷重変換器の一例の構成を示
す。
第1図A,Bにおいて、1は荷重変換器のビー
ムであり、長方形で且つ適宜な厚みを有する板状
の部材の長手方向に沿つて配置され且つこれと直
交する方向に貫通した2つの丸孔1a,1bを形
成し更にこれらの間を切り離し加工(例えば、摺
り割り加工)により連通して成るものであり、換
言すれば、ビーム1は、適宜間隔を存して対峙す
る一対の剛体部11,12およびこれら剛体部1
1,12より肉厚が薄く(丸孔1a,1bが形成
された部分は特に薄く)荷重により変形して起歪
部として機能する互いに平行で且つ長さの等しい
起歪ビーム部13,14をそれぞれ各端部におい
こ相互に一体に結合した構成を成している。この
ビーム1の起歪ビーム13,14の丸孔1a,1
bに対応する上下面にはそれぞれひずみゲージS
1,S2,S3,S4が添着されている。これら
ひずみゲージS1〜S4は第2図に示すようにブ
リツジ結線される。そして、このように構成され
たビーム1は剛体部11を荷重変換器本体の固定
部2に固定支持され、他端の剛体部12に設けた
荷重導入部15に該剛体部12に沿う方向の荷重
Wが印加されたときに第1図Bに鎖線をもつて誇
張して示すように変形し印加荷重に応じた電気信
号を得る。そしてこの平行四辺形型の変換器は、
荷重印加位置(荷重点)がある程度ずれても荷重
検出出力に影響しないという特長を有しているこ
とから、皿秤等に適用される場合が多い。
しかしながら、上述のように平行四辺形型のビ
ームの一端を固定し他端に荷重を印加する方式の
荷重変換器は、荷重によつてビーム1が撓んだと
きに荷重点が外方に距離lだけ移動するという欠
点があり特に、横荷重阻止およびひずみゲージの
吸湿防止のためダイヤフラムをビーム1に取付け
た場合には、該荷重点の移動によりダイヤフラム
に引張力が作用し、これがビーム1の撓み特性に
影響を与えてひずみゲージによる荷重―出力特性
の直線性を阻害する要因となつていた。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で荷重点の横方向移動が生じない
と共に、ビーム張力が発生せずたとえ横荷重防止
用のダイヤフラムを取付けたとしても、そのダイ
ヤフラムによる影響を受けず、荷重―出力特性の
直線性の良好な荷重変換器を提供することを目的
としている。
すなわち、本発明は、上記目的を達成するため
に、長手方向に沿つて互いに連通し且つこれと直
交する方向に貫通した2つの孔を有しこれらの孔
に対応する表面にひずみゲージを添着したビーム
2つを1対として1対または2対以上を有し、こ
れら対をなすビームを互いに平行をなすように配
設し且つこれら対をなすビームの一端部同士を一
体に成形しまたは強固に連結し、前記対をなすビ
ームのうち一方のビームの他端部を固定し、他方
のビームの他端部を自由として荷重変換器を設け
たことを特徴としている。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第3図AおよびBは本発明の第1の実施例の構
成をそれぞれ示す平面図および正面図である。同
図において、3および4は1対をなす第1のビー
ムおよび第2のビームで、それぞれ、第1図に示
した従来の荷重変換器におけるビームと同様に、
長方形で且つ適宜な厚みを有する板状の部材の長
手方向に沿つて配置され且つこれと直交する方向
(横方向)に貫通した丸孔3a,3bおよび4
a,4bを形成し更にこれらの間を切り離し加工
により連通して成り、適宜間隔を存して対峙する
一対の剛体部31,32および41,42より肉
厚が薄く(丸孔3a,3bおよび4a,4bが形
成された部分は特に薄く)荷重により変形して起
歪部として機能する互いに平行で且つ長さの等し
い起歪ビーム部33,34および43,44のそ
れぞれを各端部において相互に一体に結合した構
成を成している。これら第1のビーム3と第2の
ビーム4とは荷重方向と直交する面内に互いに平
行をなすように配設し且つその一端部同士を連結
部5を介して一体に成形しまたは、溶接、ねじ止
め等の手段によつて強固に連結する。そして、第
1のビーム3の他端は、荷重変換器の固定部(例
えばケース)6に固定されており、第2のビーム
4の他端は、自由として、荷重導入部45が設け
られている。更に、第1のビーム3および4のそ
れぞれ起歪ビーム33,34(図には表われてい
ない)および43,44の丸孔3a,3bおよび
4a,4bに対応する上下面には、8枚のひずみ
ゲージS5,S6,S7,S8,S9,S10,
S11,S12が接着、融着等の手段にて添着さ
れている。
第4図は、第3図に示す実施例におけるひずみ
ゲージの結線例を示す回路図で、8枚のひずみゲ
ージS5〜S12によつてホイートストンブリツ
ジ回路を2重に構成し、このホイートストンブリ
ツジ回路を構所するひずみゲージの相対向する結
線部a,b間にブリツジ電源から入力eiを供給
し、他の結線部c,d間から出力eoを取り出す。
尚ひずみゲージによる回路は4枚のひずみゲージ
で一重のホイートストンブリツジ回路を構成する
ようにしてもよい。
次に、上記第3図A,Bに示した実施例の作用
につき説明する。
測定荷重Wが荷重導入部45に加わると、第3
図Bに鎖線をもつて誇張して示すように、第1の
ビーム3および第2のビーム4は、各起歪ビーム
33,34および43,44の各丸孔3a,3b
および4a,4bに対応する部分が変曲して撓
み、荷重導入部45を有する第2のビーム4の自
由端部(図において左端)が下方に大きく下が
り、この第2のビーム4の支持端としての第1の
ビーム3の自由端(図において右端)も下がる。
従つて第2のビーム4の自由端は、第1のビーム
3の自由端の約2倍下がることになる。このと
き、第2のビーム4の自由端は、その支持端方向
(第1のビーム3の自由端方向)に水平距離lだ
け移動するが、同時に第1のビーム3の自由端
も、その固定部6の方向に水平距離lだけ移動す
るので、第2のビーム4の自由端つまり、荷重導
入部45の位置は水平方向には何ら移動しないこ
とになる。このことは、例えば、横荷重防止用の
ダイヤフラム(図示せず)の中心に第2のビーム
4の荷重導入部45を連結して第2のビーム4を
横方向の移動を拘束しても何ら支障がないことを
意味するものであつて、この種の従来の平行四辺
形型のビームとは異なり、ダイヤフラムを第2の
ビーム4に取付けてもダイヤフラムに横方向の引
張力を作用させることがなく、換言すればダイヤ
フラムの反力を受けないので第1のビーム3,第
2のビーム4の撓み特性には何ら影響がなくひず
みゲージによる荷重―出力特性の直線性が良好な
ものとなる。
しかも、両ビーム3,4の各剛体部31と32
間、41と42間および各起歪ビーム部32と3
4,43と44間は、測定荷重wにより撓みが生
じても、常に平行関係を維持するためある程度荷
重点がずれても荷重検出出力には影響がなく従つ
て測定誤差は生じないという利点がある。
このようにして測定荷重Wの印加によつて両ビ
ーム3および4が撓むと、それぞれの起歪ビーム
部33,34および43,44の孔3a,3bお
よび4a,4bに対応した表面部に添着したひず
みゲージS5〜S12にもひずみ(変形)が生
じ、そのひずみに応じた電気的出力を得ることが
できる。すなわち、第3図Bのように両ビーム
3,4が撓んだとすると、ひずみゲージS5,S
8,S10,S11には引張ひずみが、ひずみゲ
ージS6,S7,S9,S12には圧縮ひずみが
発生する。ひずみゲージは第4図に示すように、
測定荷重Wによつて引張ひずみを生じるひずみゲ
ージS5,S8,S10,S11と圧縮ひずみを
生じるひずみゲージS6,S7,S9,S12を
隣接してホイートストンブリツジ回路を二重に形
成接続してあるので、このホイートストンブリツ
ジ回路を構成する相対向する結線部a,b間に入
力eiを供給することにより、他の結線部c,d間
から荷重Wのみに応じた出力eoを取り出すことが
できる。
第5図は、本発明の第2の実施例の構成を示す
平面図である。この第2の実施例は、第3図A,
Bに示す第1の実施例におけるビーム3,4を、
第5図に示す一点鎖線L1に対して対称的に2対
配置し、その2対のビームを、その固定端同士お
よび自由端同士をそれぞれ一体に成形しまたは強
固に連結して構成したものである。尚、同図にお
いては、一点鎖線L1の左半分と右半分とは、そ
れぞれ第3図A,Bに示した実施例と同様のもの
を示すものとし、同一符号を付し、その構成の説
明を省略する。
また、この第2の実施例の作用についても、第
1の実施例と同様であるので、その説明を省略す
るが、同一の測定荷重Wに対する各ビームの撓み
量は、第1の実施例の1/2になるという点で相違
している。
この他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲
内での各種の変形実施が可能である。
例えば、第6図に第3の実施例として示すよう
に、2対のビームを、一点鎖線L2に対して対称
形をなすように配置し、各自由端同士を一体に成
形しまたは強固に連結し、各固定端を異なる位置
の固定部に各別に固定した構成とすることもでき
る。
また、第7図に第4の実施例として示すよう
に、第6図に示す2対のビームを一点鎖線L3
対して対称形に4対配置し、この4対のビーム
を、各自由端同士を一体に成形しまたは強固に連
結し、2対毎(一点鎖線L4の上半分と下半分
毎)に固定端同士を一体に成形しまたは強固に連
結した構成とすることもできる。
また第8図に第5の実施例として示すように1
対のビーム3および4を荷重方向に互いに平行を
なすように2段に配設し且つこれらビーム3およ
び4の一端部同士を一体に成形しまたは強固に連
結し、一方のビーム3の他端部を固定し、他方の
ビーム4の他端部を自由として荷重導入部を設け
た構成とすることもできる。
また、各ビームに形成した孔3a,3b,4
a,4bは丸孔の例を示したが、楕円孔もしくは
角孔であつてもよく、また、こらの孔を連通する
スリツト状の孔部のスリツト幅を丸孔の直径と等
しくして、実質上1つの長円孔としてもよいし、
また、ビームの長手方向およびこれと直角の方向
にそれぞれ2個ずつ互いに一部ラツプするように
4個の丸孔を穿設して一つの孔部を形成するよう
にしてもよい。
また、ひずみゲージは、上記実施例において
は、各ビームの起歪ビーム部の上下両面にそれぞ
れ添着した例を示したが、上面または下面のいず
れかに添着するだけでもよい。
以上詳述したように本発明によれば、構成が簡
素で荷重点の横方向移動が生じないと共にビーム
に引張力が発生せず、たとえ横荷重防止用のダイ
ヤフラムを取付けたとしてもそのダイヤフラムに
よる影響を受けず、荷重―出力特性の直線性の良
好な荷重変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bは従来の平行四辺形型の荷重変換
器の一例の構成を示すそれぞれ平面図および正面
図、第2図は同例におけるひずみゲージブリツジ
の結線図、第3図A,Bは本発明の第1の実施例
の構成を示すそれぞれ平面図および正面図、第4
図は同実施例におけるひずみゲージブリツジの結
線図、第5図、第6図および第7図は、本発明の
第2の実施例、第3の実施例および第4の実施例
の構成を示すそれぞれ平面図、第8図は本発明の
第5の実施例の構成を示す正面図である。 3……第1のビーム、3a,3b,4a,4b
……丸孔、31,32,41,42……剛体部、
33,34,43,44……起歪ビーム部、4…
…第2のビーム、45……荷重導入部、5……連
結部、6……固定部、S5〜S12……ひずみゲ
ージ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 長手方向に沿つて互いに連通し且つこれと直
    交する方向に貫通した2つの孔を有しこれらの孔
    に対応する表面にひずみゲージを添着したビーム
    2つを1対として1対または2対以上を有し、こ
    れら対をなすビームを互いに平行をなすように配
    設し且つこれら対をなすビームの一端部同士を一
    体に成形しまたは強固に連結し、前記対をなすビ
    ームのうち一方のビームの他端部を固定し、他方
    のビームの他端部を自由として荷重導入部を設け
    たことを特徴とする荷重変換器。 2 2対のビームを、その、固定端同士および自
    由端同士をそれぞれ一体に成形しまたは強固に連
    結したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の荷重変換器。 3 2対のビームを、各自由端同士を一体に成形
    しまたは強固に連結し、各固定端を固定部に各別
    に固定したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の荷重変換器。 4 4対のビームを、各自由端同士を一体に成形
    しまたは強固に連結し、2対毎に固定端同士を一
    体に成形しまたは強固に連結したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の荷重変換器。
JP12327782A 1982-07-15 1982-07-15 荷重変換器 Granted JPS5913933A (ja)

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JP12327782A JPS5913933A (ja) 1982-07-15 1982-07-15 荷重変換器

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JP12327782A JPS5913933A (ja) 1982-07-15 1982-07-15 荷重変換器

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JPS5913933A JPS5913933A (ja) 1984-01-24
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JPS5913933A (ja) 1984-01-24

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