JPS6352021A - 力測定装置 - Google Patents
力測定装置Info
- Publication number
- JPS6352021A JPS6352021A JP20328587A JP20328587A JPS6352021A JP S6352021 A JPS6352021 A JP S6352021A JP 20328587 A JP20328587 A JP 20328587A JP 20328587 A JP20328587 A JP 20328587A JP S6352021 A JPS6352021 A JP S6352021A
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- Japan
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- elastic body
- strain
- force
- elastic bodies
- same
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
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】
この発明は、力測定装置に関し、特に力を電気信号に変
換して測定するものである。
換して測定するものである。
従来、上記のような力測定装ことしては、いわゆるロー
ドセルがある。これは、力を受けて歪む起歪弾性体の表
面にストレンゲージを貼着し、このストレンゲーシの抵
抗変化を測定して力の大きさを測定するものてあり、起
歪弾性体の形状寸法を変える事によって種々の大きさの
力を測定てきるか、起歪弾性体の物理的性質、例えばヒ
ステリシス、クリープ等による誤差か大きいので、これ
を補償しなければならないが、技術的に困難であるばか
りでなく、それに要する費用がかさみ、製品価格か高価
になるという問題かあった。
ドセルがある。これは、力を受けて歪む起歪弾性体の表
面にストレンゲージを貼着し、このストレンゲーシの抵
抗変化を測定して力の大きさを測定するものてあり、起
歪弾性体の形状寸法を変える事によって種々の大きさの
力を測定てきるか、起歪弾性体の物理的性質、例えばヒ
ステリシス、クリープ等による誤差か大きいので、これ
を補償しなければならないが、技術的に困難であるばか
りでなく、それに要する費用がかさみ、製品価格か高価
になるという問題かあった。
この発明は、なんら補償回路を設けなくても、ヒステリ
シス、クリープの影響を除去でき、高精度にＩＰｉｔｒ
Ｌな構成で力を測定てきる力測定装とを提供することを
目的とする。
シス、クリープの影響を除去でき、高精度にＩＰｉｔｒ
Ｌな構成で力を測定てきる力測定装とを提供することを
目的とする。
以下、この発明を図示の２つの実施例に基づいて詳細に
説明する。第１の実施例は、第１図に示すように主起歪
りｉ柱体ｌと副起歪弾性体２とを有し、これら両りπ柱
体１，２の一端部は、部材３を介して固定台４上にボル
ト５．５で固定されている。すなわち両起歪弾性体１．
２は片持ち梁式とされている。これら両起歪弾性体１．
２は同一材料または温度係数の等しい材料によって撓み
部（起歪分） ｌａ、２ａを最大応力が等しくなる形状
に形成している。なお、６は両弾性体ｌ、２を絶縁する
ための絶縁材である。
説明する。第１の実施例は、第１図に示すように主起歪
りｉ柱体ｌと副起歪弾性体２とを有し、これら両りπ柱
体１，２の一端部は、部材３を介して固定台４上にボル
ト５．５で固定されている。すなわち両起歪弾性体１．
２は片持ち梁式とされている。これら両起歪弾性体１．
２は同一材料または温度係数の等しい材料によって撓み
部（起歪分） ｌａ、２ａを最大応力が等しくなる形状
に形成している。なお、６は両弾性体ｌ、２を絶縁する
ための絶縁材である。
これら両弾性体ｌ、２の他端部間は弦７によって結合さ
れており、この弦７はその有効長さ文か部材３の長さ又
と等しくかつ部材３と同一・線膨張係数を有する材料に
よって形成されている。
れており、この弦７はその有効長さ文か部材３の長さ又
と等しくかつ部材３と同一・線膨張係数を有する材料に
よって形成されている。
主起歪弾性体ｌの他端部に下向きに荷重Ｗを印加すると
、第２図に示すように主起歪弾性体ｌにはその荷重Ｗに
比例した撓みΔ交１か発生し、弦７の下婢を下方に引張
る。弦７に加わる張力Ｐは、副起歪弾性体２の他端部に
作用し、その他端部を下方に６文２撓ませる。ここて、
主起歪弾性体ｌのばね定数をＫｌ、副起歪弾性体２のば
ね定数をに２とし、弦７の伸びを無視すると、Ｐ＝Δ交
２・Ｋｌ か成立し、Δ立１＝Δ交２；Δ交であるから、Ｗ＝Δ又
（Ｋ１＋に２） Ｐ ＝ Ｗ −Ｋ２／（Ｋｊ ＋ Ｋｌ）となり、張
力Ｐは荷重Ｗに比例していることか判る。
、第２図に示すように主起歪弾性体ｌにはその荷重Ｗに
比例した撓みΔ交１か発生し、弦７の下婢を下方に引張
る。弦７に加わる張力Ｐは、副起歪弾性体２の他端部に
作用し、その他端部を下方に６文２撓ませる。ここて、
主起歪弾性体ｌのばね定数をＫｌ、副起歪弾性体２のば
ね定数をに２とし、弦７の伸びを無視すると、Ｐ＝Δ交
２・Ｋｌ か成立し、Δ立１＝Δ交２；Δ交であるから、Ｗ＝Δ又
（Ｋ１＋に２） Ｐ ＝ Ｗ −Ｋ２／（Ｋｊ ＋ Ｋｌ）となり、張
力Ｐは荷重Ｗに比例していることか判る。
弦７には１起歪弾性体ｌ上に設けた磁界発生体８によっ
てその長さ方向に対して直角に磁界か印加されており、
第３図に示すように増幅器９に接続されているので、弦
７は振動する。すなわち、印加荷重によって弦７かわず
かに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右手の法則
に従って弦７に電流か流れ、この電流はコンデンサＩＯ
を介して増幅器９に供給されて増幅され、その増幅出力
は抵抗器１１を介して弦７に供給される。この出力は弦
７をさらに同方向に撓ませる方向に流れ、弦７はさらに
磁界を切る方向に撓む。この弦７は増幅器９から与えら
れるエネルギと弦７の曲げ反力とか釣り合う位ｔまで撓
み、逆方向に戻って来る。
てその長さ方向に対して直角に磁界か印加されており、
第３図に示すように増幅器９に接続されているので、弦
７は振動する。すなわち、印加荷重によって弦７かわず
かに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右手の法則
に従って弦７に電流か流れ、この電流はコンデンサＩＯ
を介して増幅器９に供給されて増幅され、その増幅出力
は抵抗器１１を介して弦７に供給される。この出力は弦
７をさらに同方向に撓ませる方向に流れ、弦７はさらに
磁界を切る方向に撓む。この弦７は増幅器９から与えら
れるエネルギと弦７の曲げ反力とか釣り合う位ｔまで撓
み、逆方向に戻って来る。
これによって弦７にはいままてとは逆向きの電流か流れ
、その逆向き電流はコンデンサＩＯを介して増幅器９に
供給されて増幅され、弦７に増幅逆向き電流か供給され
、いままてとは反対向きに弦７を撓ませる。以後、これ
を繰返し周波数ｆの振動をする。この周波数ｆは て求められる。たたし、ｎは振動の高調波数、文は弦７
の有効長、ｇは重力加速度、ｒは弦７の単位長さ当りの
質量である。従って、周波数ｆを測定することによって
張力Ｐを測定てき、これによって荷重Ｗを知ることかて
きる。周波数ｆを測定するための回路を第４図に示す。
、その逆向き電流はコンデンサＩＯを介して増幅器９に
供給されて増幅され、弦７に増幅逆向き電流か供給され
、いままてとは反対向きに弦７を撓ませる。以後、これ
を繰返し周波数ｆの振動をする。この周波数ｆは て求められる。たたし、ｎは振動の高調波数、文は弦７
の有効長、ｇは重力加速度、ｒは弦７の単位長さ当りの
質量である。従って、周波数ｆを測定することによって
張力Ｐを測定てき、これによって荷重Ｗを知ることかて
きる。周波数ｆを測定するための回路を第４図に示す。
同図において、１２は第３図に示した回路を含む発振器
、１４は周波数カウンタ、１６は時間ゲートて、周波数
カウンタ１４を制御するものである。１８は演算部で、
周波数カウンタ１４のカウンタ出力に基づいて実荷重の
演算、零調整、風袋引等を行なうものである。２０は実
荷重の表示部である。
、１４は周波数カウンタ、１６は時間ゲートて、周波数
カウンタ１４を制御するものである。１８は演算部で、
周波数カウンタ１４のカウンタ出力に基づいて実荷重の
演算、零調整、風袋引等を行なうものである。２０は実
荷重の表示部である。
このように構成した力測定装置において、主起歪弾性体
ｌの温度係数をαｌ、副起歪弾性体２の温度係数なα２
とすると、張力Ｐは。
ｌの温度係数をαｌ、副起歪弾性体２の温度係数なα２
とすると、張力Ｐは。
Ｐ ＝ Ｗ−に２（１◆α２）／に１（１◆α１）÷に
２（１＋α２）である。主・１弾柱体ｌ、２の材質を回
しにするか、りｐ性係数の温度変化か等しい材質によっ
て構成しているのでαｌ＝α２となり、かつ主・１両弾
性体は２０〜３０■の距離であるのて温度条件か同一で
ある。よってＰは Ｐ＝Ｗ・に２／に１＋に２ となり、完全に温度補償かなされる。
２（１＋α２）である。主・１弾柱体ｌ、２の材質を回
しにするか、りｐ性係数の温度変化か等しい材質によっ
て構成しているのでαｌ＝α２となり、かつ主・１両弾
性体は２０〜３０■の距離であるのて温度条件か同一で
ある。よってＰは Ｐ＝Ｗ・に２／に１＋に２ となり、完全に温度補償かなされる。
また、主・副起歪弾性体ｌ、２には荷重を取り去った後
にも歪か残るか（これをヒステリシスという）、この歪
は主・副起歪弾性体ｌ、２の撓みΔ又１、Δ２２に加え
られるため張力Ｐにｇ５を与えるが、ヒステリシスの大
きさは、撓み部の応力か等しいときには、形状に大小か
あっても嬌妹等しい。よって、同一材料を使用して撓み
Ｆｖｌａ、２ａに印加される応力か等しくなるように主
・副起歪弾性体ｌ、２を形成したこの力測定装置てはヒ
ステリシスを相殺てきる。またクリープについても同し
°１νかいえる。すなわちクリープ量は弾性体にかかる
応力と時間との関数として定義され、各々の材料及び熱
処理後の内部組織によって固有の（ＩＩを示すか、これ
も主・副起歪タヤ柱体ｌ、２を同−材ネ４で形成し、最
大応力か等しくなる形状に主・副起歪弾性体ｌ、２を形
成することによって相殺している。
にも歪か残るか（これをヒステリシスという）、この歪
は主・副起歪弾性体ｌ、２の撓みΔ又１、Δ２２に加え
られるため張力Ｐにｇ５を与えるが、ヒステリシスの大
きさは、撓み部の応力か等しいときには、形状に大小か
あっても嬌妹等しい。よって、同一材料を使用して撓み
Ｆｖｌａ、２ａに印加される応力か等しくなるように主
・副起歪弾性体ｌ、２を形成したこの力測定装置てはヒ
ステリシスを相殺てきる。またクリープについても同し
°１νかいえる。すなわちクリープ量は弾性体にかかる
応力と時間との関数として定義され、各々の材料及び熱
処理後の内部組織によって固有の（ＩＩを示すか、これ
も主・副起歪タヤ柱体ｌ、２を同−材ネ４で形成し、最
大応力か等しくなる形状に主・副起歪弾性体ｌ、２を形
成することによって相殺している。
さらに弦７の有効長と部材３の長さとを同一にし、かつ
同一の線膨張係数をもつ材質によって両者を構成してい
るので、相対的に線膨張が同一になり張力Ｐの変化を零
にしている。なお、線膨張係数か同一でなくても相対的
な線膨張か零になる材質と長さの部材３を用いてもよい
。
同一の線膨張係数をもつ材質によって両者を構成してい
るので、相対的に線膨張が同一になり張力Ｐの変化を零
にしている。なお、線膨張係数か同一でなくても相対的
な線膨張か零になる材質と長さの部材３を用いてもよい
。
第２の実施例は、第５図に示すように公知のバラレムグ
ラム型弾性体を主起歪弾性体１として使用したものて、
その主起歪弾性体ｌの先端部に計礒皿２２を設けたもの
である。なお、同等部分には同一符号を付して説明を省
略する。
ラム型弾性体を主起歪弾性体１として使用したものて、
その主起歪弾性体ｌの先端部に計礒皿２２を設けたもの
である。なお、同等部分には同一符号を付して説明を省
略する。
以上述べたように、この発明による力測定装置は、主起
歪弾性体ｌ、副起歪弾性体２、弦７等からなる簡単な構
成てあり、かつ主起歪弾性体ｌの寸法を変えることによ
ってどんな大きさの荷重の測定も可清である。しかも弦
７と副起歪弾性体２と部材３とは計測する荷重の大小に
無関係に同一寸法のものを使用することかてき、規格統
一か出来る。さらに、主起歪弾性体ｌ、副起歪弾性体２
は同一材質または温度係数の温度変化が等しいものを使
用し、しかもこれに加えて撓み部１ａ、２ａの形状を応
力か等しくなるように形成していることによりヒステリ
シス及びクリープを補償できる。
歪弾性体ｌ、副起歪弾性体２、弦７等からなる簡単な構
成てあり、かつ主起歪弾性体ｌの寸法を変えることによ
ってどんな大きさの荷重の測定も可清である。しかも弦
７と副起歪弾性体２と部材３とは計測する荷重の大小に
無関係に同一寸法のものを使用することかてき、規格統
一か出来る。さらに、主起歪弾性体ｌ、副起歪弾性体２
は同一材質または温度係数の温度変化が等しいものを使
用し、しかもこれに加えて撓み部１ａ、２ａの形状を応
力か等しくなるように形成していることによりヒステリ
シス及びクリープを補償できる。
従って、なんら補償回路を設けなくても、ヒステリシス
及びクリープを補償てき、高精度の力測定を安価に実現
できる。
及びクリープを補償てき、高精度の力測定を安価に実現
できる。
上記の実施例では、弦７によって張力Ｐを測定したか、
これに代えて力を感じるものなら何でもよく例えば水晶
式センサー、音叉式センサー等を使用できる。また力検
出器に張力を印加するように構成したか、主起歪弾性体
ｌと副起歪弾性体２との位置を入れ杆えて、力検出ふに
圧力か印加されるように構成してもよい。
これに代えて力を感じるものなら何でもよく例えば水晶
式センサー、音叉式センサー等を使用できる。また力検
出器に張力を印加するように構成したか、主起歪弾性体
ｌと副起歪弾性体２との位置を入れ杆えて、力検出ふに
圧力か印加されるように構成してもよい。
第１図はこの発明による力測定装この第１の実施例の側
面図、第２図は第１の実施例の原理図、第３図は第１の
実施例の弦の振動原理図、第４図は第１の実施例の回路
図、第５図は第２の実施例の側面図である。 １・・・・主起歪弾性体、２・・・・副起歪り１性体、
３・・・・部材、４・・・・固定部、７．８・・・・力
検出器。
面図、第２図は第１の実施例の原理図、第３図は第１の
実施例の弦の振動原理図、第４図は第１の実施例の回路
図、第５図は第２の実施例の側面図である。 １・・・・主起歪弾性体、２・・・・副起歪り１性体、
３・・・・部材、４・・・・固定部、７．８・・・・力
検出器。
Claims (1)
- （１）基端部を固定した片持ち梁式の主起歪弾性体と、
この主起歪弾性体とは間隔を隔てて配置されると共に基
端部を固定した片持ち梁式の副起歪弾性体と、上記主起
歪弾性体が力を受けて変形するとき上記副弾性体も上記
力を分担するように上記両起歪弾性体を接続しており上
記両起歪弾性体による合成復元力を上記力と均衡させ上
記副弾性体にかかる力を検出すると共に力を受けた際の
変形が小さい力検出器とを備え、上記両起歪弾性体を同
一材質で構成し、上記両起歪弾性体の起歪部の形状をそ
れぞれの応力が等しくなる形状としたことを特徴とする
力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20328587A JPS6352021A (ja) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | 力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20328587A JPS6352021A (ja) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | 力測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17545682A Division JPS5965232A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6352021A true JPS6352021A (ja) | 1988-03-05 |
| JPH0211094B2 JPH0211094B2 (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16471516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20328587A Granted JPS6352021A (ja) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | 力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6352021A (ja) |
-
1987
- 1987-08-14 JP JP20328587A patent/JPS6352021A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211094B2 (ja) | 1990-03-12 |
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