JP2005249656A - Load-measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load-measuring device which realizes simplifying of a structure and can detect changes in a load highly sensitively. <P>SOLUTION: The load-measuring device 10 is composed of an approximately rod-shaped super-magnetostrictive rod 14, having a magnetostrictive member and standing on the bottom surface 12A of a base 12; a mounting stand 16 being supported by the super-magnetostrictive rod 14; and a pick up coil 18 being arranged so as to surround the periphery of the super-magnetostrictive rod 14. The changes in the load applied to the mounting stand 16 are detected as changes in permeability or amounts of residual magnetization caused by deformations of the super-magnetostrictive rod 14. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁歪部材を用いた荷重測定装置に関する。   The present invention relates to a load measuring device using a magnetostrictive member.

従来、荷重測定装置として、各種スプリングや、合成樹脂のブロック、ゴムなどの弾性体を機械的に組み合わせた装置や、歪みゲージを備えたロードセル方式の装置などが広く知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。   Conventionally, as a load measuring device, there are widely known devices that mechanically combine various springs, synthetic resin blocks, elastic bodies such as rubber, and load cell type devices equipped with strain gauges (for example, patents). See references 1 and 2.)

特開２００２−２９６１００号公報JP 2002-296100 A 特開２００３−１４９０３８号公報JP 2003-149038 A

しかしながら、これら従来公知の荷重測定装置において荷重を測定するには、荷重によって弾性体や歪みゲージに大きな変形を与える必要があるため、変形量に応じた所定のスペースが必要で、装置の小型化が困難であるといった問題点があった。又、荷重に対する強度を確保するためには所定の剛性が必要とされるため、検出感度の向上には限界があった。   However, in order to measure the load in these conventionally known load measuring devices, it is necessary to give a large deformation to the elastic body and the strain gauge by the load. Therefore, a predetermined space corresponding to the amount of deformation is required, and the device can be downsized. There was a problem that it was difficult. Further, since a predetermined rigidity is required to ensure the strength against the load, there is a limit to improving the detection sensitivity.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、装置の簡素化を実現しつつ、同時に、荷重変化を高感度で検出することができる荷重測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and provides a load measuring device capable of detecting a load change with high sensitivity while realizing simplification of the device. With the goal.

本発明の発明者は、鋭意研究の結果、装置の簡素化を実現しつつ、同時に、荷重変化を高感度で検出することができる荷重測定装置を見出した。   As a result of intensive studies, the inventor of the present invention has found a load measuring device capable of detecting a load change with high sensitivity while realizing simplification of the device.

即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。   That is, the above-described object can be achieved by the following present invention.

（１）ベース上に立設された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドによって支持された載置台と、前記磁歪ロッドの伸縮による透磁率又は残留磁化量の変化を検出するための検出手段と、を有してなり、前記載置台に印加される荷重の変化を、前記磁歪ロッドの変形に基づく前記透磁率又は残留磁化量の変化として検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。 (1) A substantially rod-shaped magnetostrictive rod having a magnetostrictive member standing on a base, a mounting table supported by the magnetostrictive rod, and a change in permeability or residual magnetization due to expansion and contraction of the magnetostrictive rod And detecting a change in load applied to the mounting table as a change in the magnetic permeability or residual magnetization based on the deformation of the magnetostrictive rod. A load measuring device characterized by

（２）前記ベース及び載置台は、略盆状体からなり、且つ、それぞれの開口部が対向する状態で入れ子筒状に配設されていることを特徴とする前記（１）記載の荷重測定装置。 (2) The load measurement according to (1), wherein the base and the mounting table are substantially formed in a tray shape and are arranged in a nested cylinder shape with respective openings facing each other. apparatus.

（３）前記ベースと前記載置台の摺動部に潤滑剤を塗布したことを特徴とする前記（２）記載の荷重測定装置。 (3) The load measuring device according to (2), wherein a lubricant is applied to the sliding portion of the base and the mounting table.

（４）前記ベースと前記載置台の摺動部の隙間に弾性体を配設したことを特徴とする前記（２）又は（３）記載の荷重測定装置。 (4) The load measuring device according to (2) or (3), wherein an elastic body is disposed in a gap between the base and the sliding portion of the mounting table.

（５）前記磁歪ロッドを前記ベース上に複数平行に並べて配置し、且つ、各磁歪ロッドにおける透磁率又は残留磁化量の変化量の総和に基づいて荷重の変化を検出するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (5) A plurality of the magnetostrictive rods are arranged in parallel on the base, and a change in load is detected based on a total sum of changes in permeability or residual magnetization in each magnetostrictive rod. The load measuring device according to any one of (1) to (4).

（６）前記複数の磁歪ロッドを、隣り合う２つの磁歪ロッド間の距離が略一定となるように同心円上に配置したことを特徴とする前記（５）記載の荷重測定装置。 (6) The load measuring device according to (5), wherein the plurality of magnetostrictive rods are arranged concentrically so that a distance between two adjacent magnetostrictive rods is substantially constant.

（７）前記複数の磁歪ロッドは３つの磁歪ロッドによって構成されていることを特徴とする前記（６）記載の荷重測定装置。 (7) The load measuring device according to (6), wherein the plurality of magnetostrictive rods are configured by three magnetostrictive rods.

（８）前記ベース及び前記載置台の間に、前記磁歪ロッドの軸方向に予荷重を印加するためのばねを配設したことを特徴とする前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (8) The spring according to any one of (1) to (7), wherein a spring for applying a preload in the axial direction of the magnetostrictive rod is disposed between the base and the mounting table. Load measuring device.

（９）前記磁歪ロッドの軸方向両端にスチール板を配設したことを特徴とする前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (9) The load measuring device according to any one of (1) to (8), wherein steel plates are disposed at both axial ends of the magnetostrictive rod.

（１０）前記載置台に荷重の測定結果を表示するための表示装置を配設したことを特徴とする前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (10) The load measuring device according to any one of (1) to (9), wherein a display device for displaying a load measurement result is disposed on the mounting table.

（１１）前記検出手段は前記磁歪ロッドの外周を囲むように配設されたピックアップコイルを含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記ピックアップコイルのインダクタンス値の変化として検出するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (11) The detection means includes a pickup coil disposed so as to surround an outer periphery of the magnetostrictive rod, and detects a change in the magnetic permeability or a residual magnetization amount as a change in an inductance value of the pickup coil. The load measuring device according to any one of (1) to (10), characterized in that:

（１２）前記検出手段はホール素子を含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記ホール素子の起電力変化として検出するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (12) Any one of (1) to (10), wherein the detection means includes a Hall element and detects a change in the magnetic permeability or residual magnetization as an electromotive force change of the Hall element. The load measuring device according to crab.

（１３）前記検出手段は磁気抵抗効果素子を含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記磁気抵抗効果素子の起電力変化として検出するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (13) The detection means includes a magnetoresistive effect element, and detects a change in the magnetic permeability or residual magnetization as an electromotive force change of the magnetoresistive effect element. 10) The load measuring apparatus according to any one of the above.

（１４）前記磁歪部材は、ＲＴ２の組成を有する磁歪素子からなることを特徴とする前記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (14) said magnetostrictive member, a load measuring apparatus according to any one of the characterized in that it consists of a magnetostrictive element having a composition of RT 2 (1) to (13).

（１５）前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の荷重測定装置。 (15) The load measuring apparatus according to any one of (1) to (14), wherein the magnetostrictive member is a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.

本発明に係る荷重測定装置によれば、装置の簡素化を実現しつつ、同時に、荷重変化を高感度で検出することができるという優れた効果を有する。   The load measuring device according to the present invention has an excellent effect that the load change can be detected with high sensitivity while simplifying the device.

本発明に係る荷重測定装置は、ベース上に立設された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドによって支持された載置台と、前記磁歪ロッドの伸縮による透磁率又は残留磁化量の変化を検出するための検出手段と、を有してなり、前記載置台に印加される荷重の変化を、前記磁歪ロッドの変形に基づく前記透磁率又は残留磁化量の変化として検出するようにしたことによって、上記課題を解決したものである。   The load measuring device according to the present invention comprises a substantially rod-shaped magnetostrictive rod having a magnetostrictive member standing on a base, a mounting table supported by the magnetostrictive rod, and a magnetic permeability due to expansion and contraction of the magnetostrictive rod. Or a detecting means for detecting a change in the residual magnetization amount, and a change in the load applied to the mounting table as a change in the permeability or the residual magnetization amount based on the deformation of the magnetostrictive rod. By detecting it, the above-mentioned problem is solved.

以下、図１及び図２を用いて、本発明の実施例１に係る荷重測定装置１０について説明する。   Hereinafter, the load measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図に示されるように、実施例１に係る荷重測定装置１０は、平面視が円形の略盆状体からなるベース１２と、このベース１２の内側空間内においてベース１２の底面１２Ａ上に立設された、超磁歪部材を有してなる略棒状の超磁歪ロッド１４と、この超磁歪ロッド１４によって支持された載置台１６と、超磁歪ロッド１４の外周を囲むように配設されたピックアップコイル（検出手段）１８と、を有して構成されている。なお、本実施例１におけるベース１２及び載置台１６は、非磁性ステンレスによって成形されている。   As shown in the drawing, the load measuring apparatus 10 according to the first embodiment is erected on a base 12 made of a substantially basin body having a circular shape in plan view, and on a bottom surface 12A of the base 12 in an inner space of the base 12. A substantially rod-shaped giant magnetostrictive rod 14 having a giant magnetostrictive member, a mounting table 16 supported by the giant magnetostrictive rod 14, and a pickup coil disposed so as to surround the outer periphery of the giant magnetostrictive rod 14 (Detection means) 18. In addition, the base 12 and the mounting table 16 in the first embodiment are formed of nonmagnetic stainless steel.

載置台１６は、ベース１２の外径よりも大きな内径を有する略盆状体からなる。この載置台１６は、その開口部をベース１２側に向けてベース１２に対して入れ子筒状に配設されており、ベース１２に対して上下方向に摺動可能な構造となっている。又、ベース１２と載置台１６の摺動部の隙間にはゴム（弾性体）２０が配設されている。更に、ベース１２及び載置台１６の間には、超磁歪ロッド１４の軸方向に予荷重を印加すると共に、載置台１６をベース１２に取り付けるためのばね２２Ａ〜２２Ｄ及び２４Ａ〜２４Ｄがそれぞれ配設されている。なお、ベース１２のばね２２Ａ〜２２Ｄと、載置台１６のばね２４Ａ〜２４Ｄは各々の先端部に形成されたフックによって係合されている。   The mounting table 16 is formed of a substantially tray-like body having an inner diameter larger than the outer diameter of the base 12. The mounting table 16 is disposed in a nested cylinder shape with respect to the base 12 with its opening directed toward the base 12, and is configured to be slidable in the vertical direction with respect to the base 12. A rubber (elastic body) 20 is disposed in the gap between the sliding portion of the base 12 and the mounting table 16. Further, between the base 12 and the mounting table 16, springs 22 </ b> A to 22 </ b> D and 24 </ b> A to 24 </ b> D for applying a preload in the axial direction of the giant magnetostrictive rod 14 and attaching the mounting table 16 to the base 12 are arranged. Has been. The springs 22A to 22D of the base 12 and the springs 24A to 24D of the mounting table 16 are engaged with each other by hooks formed at the tip portions.

超磁歪ロッド１４の軸方向両端１４Ａ、１４Ｂには、略円板状のスチール板２６Ａ、２６Ｂがそれぞれ配設されており、これらスチール板２６Ａ、２６Ｂはそれぞれベース１２及び載置台１６に固着されている。又、超磁歪ロッド１４の下端１４Ａは、スチール板２６Ａを介してベース１２に固定されている。一方、超磁歪ロッド１４の上端１４Ｂはスチール板２６Ｂに固定されておらず、載置台１６は、ばね２２Ａ〜２２Ｄ及び２２４〜２４Ｄの係合を解除することによってベース１２から取り外し自在な構造となっている。   Substantially disc-shaped steel plates 26A and 26B are respectively disposed at both axial ends 14A and 14B of the giant magnetostrictive rod 14, and these steel plates 26A and 26B are fixed to the base 12 and the mounting table 16, respectively. Yes. The lower end 14A of the giant magnetostrictive rod 14 is fixed to the base 12 via a steel plate 26A. On the other hand, the upper end 14B of the giant magnetostrictive rod 14 is not fixed to the steel plate 26B, and the mounting table 16 can be detached from the base 12 by releasing the engagement of the springs 22A to 22D and 224 to 24D. ing.

超磁歪ロッド１４は、超磁歪素子を材料として用いている。ここで、「超磁歪素子」とは、希土類元素および／または特定の遷移金属などを主成分（例えば、テルビウム、ジスプロシウム、鉄など）とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素子をいう。なお、本実施例１における超磁歪ロッド１４は、ＲＴ２の組成を有する超磁歪素子によって構成されている。この（超）磁歪素子は、外部から応力を受けて変形すると大きな透磁率（又は残留磁化量）の変化を生じ、（超）磁歪素子が引張り力を受けて伸長すると透磁率が上がり、（超）磁歪素子が圧縮力を受けて縮小すると透磁率が下がる特性を有している。 The giant magnetostrictive rod 14 uses a giant magnetostrictive element as a material. Here, the “super magnetostrictive element” is a magnetostrictive element made of a powder sintered alloy or a single crystal alloy containing a rare earth element and / or a specific transition metal as a main component (eg, terbium, dysprosium, iron, etc.). Say. Incidentally, the giant magnetostrictive rod 14 in the present embodiment 1 is constituted by a super-magnetostrictive element having a composition of RT 2. When this (super) magnetostrictive element is deformed by an external stress, it causes a large change in magnetic permeability (or residual magnetization), and when the (super) magnetostrictive element is stretched by receiving a tensile force, the magnetic permeability is increased. ) The magnetostrictive element has a characteristic that the magnetic permeability decreases when the magnetostrictive element receives a compressive force and shrinks.

ピックアップコイル１８には、インダクタンスの変化を検出するためのＬＣＲメータ２８が接続されており、超磁歪ロッド１４の変形によって生じる透磁率又は残留磁化量の変化を、ピックアップコイル１８のインダクタンス値の変化として検出可能な構造となっている。   An LCR meter 28 for detecting a change in inductance is connected to the pickup coil 18, and a change in permeability or residual magnetization caused by deformation of the giant magnetostrictive rod 14 is taken as a change in inductance value of the pickup coil 18. It has a detectable structure.

次に、荷重測定装置１０の作用について説明する。   Next, the operation of the load measuring device 10 will be described.

荷重測定装置１０の載置台１６に被測定物が載置され、荷重が印加されると、載置台１６に固着されたスチール板２６Ｂを介して超磁歪ロッド１４の軸方向に圧縮力が加えられる。そして、この載置台１６からの圧縮力によって、超磁歪ロッド１４に変形が生じ、超磁歪ロッド１４は径方向に伸長すると共に、軸方向に縮小する。その結果、ピックアップコイル１８の内側空間に占める超磁歪ロッド１４の容積が変化すると共に、この超磁歪ロッド１４の透磁率又は残留磁化量が変化する。従って、この透磁率又は残留磁化率の変化をピックアップコイル１８のインダクタンス値の変化として検出することで、荷重測定装置１０に印加される荷重の変化を検出することができる。   When an object to be measured is placed on the placing table 16 of the load measuring device 10 and a load is applied, a compressive force is applied in the axial direction of the giant magnetostrictive rod 14 via a steel plate 26B fixed to the placing table 16. . Then, due to the compressive force from the mounting table 16, the giant magnetostrictive rod 14 is deformed, and the giant magnetostrictive rod 14 expands in the radial direction and contracts in the axial direction. As a result, the volume of the giant magnetostrictive rod 14 occupying the inner space of the pickup coil 18 changes, and the permeability or residual magnetization of the giant magnetostrictive rod 14 changes. Therefore, a change in the load applied to the load measuring device 10 can be detected by detecting this change in the magnetic permeability or the residual magnetic susceptibility as a change in the inductance value of the pickup coil 18.

本発明の発明者らは、荷重測定装置１０の載置台１６に印加される荷重と、ピックアップコイル１８のインダクタンス値との関係について、実験によりデータを採取した。なお、本実験においては、超磁歪ロッド１４として、直径３．５ｍｍ、長さ３ｍｍの円柱形状の超磁歪部材を適用し、又、ピックアップコイル１８は、線種ＵＥＷ、線材の直径０．１２ｍｍ、巻数１００ターン、コイル内径４．０ｍｍ、コイル長２．５ｍｍとした。更に、ベース１２及び載置台１６には、直径約７５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの非磁性ステンレスを使用し、スチール板２６Ａ、２６Ｂは厚さ０．６ｍｍとした。   The inventors of the present invention collected data by experiment on the relationship between the load applied to the mounting table 16 of the load measuring device 10 and the inductance value of the pickup coil 18. In this experiment, a cylindrical giant magnetostrictive member having a diameter of 3.5 mm and a length of 3 mm is applied as the giant magnetostrictive rod 14, and the pickup coil 18 has a wire type UEW, a wire diameter of 0.12 mm, The number of turns was 100 turns, the coil inner diameter was 4.0 mm, and the coil length was 2.5 mm. Further, non-magnetic stainless steel having a diameter of about 75 mm and a thickness of 0.5 mm was used for the base 12 and the mounting table 16, and the steel plates 26A and 26B were made to have a thickness of 0.6 mm.

このような条件下において、載置台１６に印加する荷重を７．５ｋｇｆから６０．０ｋｇｆまで段階的に増量した後、６０．０ｋｇｆから７．５ｋｇｆまで段階的に減量させる実験を２サイクル行った。又、荷重を増減する範囲を２２．５ｋｇｆ〜１８０．０ｋｇｆに変更し、同様の実験を行った。   Under these conditions, the load applied to the mounting table 16 was increased stepwise from 7.5 kgf to 60.0 kgf, and then subjected to two cycles of stepwise reduction from 60.0 kgf to 7.5 kgf. Moreover, the range which increases / decreases a load was changed into 22.5kgf-180.0kgf, and the same experiment was done.

その結果、図３〜図５に示されるように、データを採取した７．５ｋｇｆ〜６０．０ｋｇｆ、及び、２２．５ｋｇｆ〜１８０．０ｋｇｆの全範囲において、荷重測定装置１０に印加される荷重の変化が、ピックアップコイル１８のインダクタンス値の変化として検出できることが証明された。又、長さ３ｍｍ程度の短寸の超磁歪ロッド１４を用いても荷重変化を十分に検出することができることが見出された。   As a result, as shown in FIG. 3 to FIG. 5, the load applied to the load measuring device 10 in the entire range of 7.5 kgf to 60.0 kgf and 22.5 kgf to 180.0 kgf from which data was collected. It was proved that the change can be detected as a change in the inductance value of the pickup coil 18. It has also been found that a load change can be sufficiently detected even when a short giant magnetostrictive rod 14 having a length of about 3 mm is used.

本実施例１に係る荷重測定装置１０によれば、ベース１２の底面１２Ａ上に立設された、磁歪部材を有してなる略棒状の超磁歪ロッド１４と、この超磁歪ロッド１４によって支持された載置台１６と、超磁歪ロッド１４の外周を囲むように配設されたピックアップコイル（検出手段）１８と、を有してなり、載置台１６に印加される荷重の変化を、超磁歪ロッド１４の変形に基づく透磁率又は残留磁化量の変化として検出するようにしたため、装置の簡素化を容易に実現することができる。又、超磁歪ロッド１４は微小な変形によって大きな透磁率（又は残留磁化量）の変化を生じる特性を有しているため、従来の荷重測定装置に比べ、荷重の変化を高感度で検出することができる。   According to the load measuring apparatus 10 according to the first embodiment, the substantially magnetostrictive rod 14 having a magnetostrictive member standing on the bottom surface 12 </ b> A of the base 12, and supported by the supermagnetostrictive rod 14. The mounting table 16 and a pickup coil (detecting means) 18 disposed so as to surround the outer periphery of the giant magnetostrictive rod 14 are used. Since the change is detected as a change in the magnetic permeability or the amount of residual magnetization based on the deformation of 14, simplification of the apparatus can be easily realized. In addition, since the giant magnetostrictive rod 14 has a characteristic of causing a large change in magnetic permeability (or residual magnetization) due to a minute deformation, it can detect a change in load with higher sensitivity than a conventional load measuring device. Can do.

特に、ベース１２及び載置台１６は、略盆状体からなり、且つ、それぞれの開口部が対向する状態で入れ子筒状に配設されているため、載置台１６に印加される荷重を超磁歪ロッド１４に効率良く伝達することができる。   In particular, since the base 12 and the mounting table 16 are substantially in the shape of a bonnet and are arranged in a nested cylinder shape with their respective openings facing each other, the load applied to the mounting table 16 is subjected to giant magnetostriction. The rod 14 can be efficiently transmitted.

又、ベース１２と載置台１６の摺動部の隙間にはゴム（弾性体）２０が配設されているため、装置内部にごみ等の異物が入り込むのを未然に防止することができる。   Further, since rubber (elastic body) 20 is disposed in the gap between the sliding portion of the base 12 and the mounting table 16, it is possible to prevent foreign matters such as dust from entering the apparatus.

更に、ベース１２及び載置台１６の間に、超磁歪ロッド１４の軸方向に予荷重を印加するためのばね２２Ａ〜２２Ｄ及び２４Ａ〜２４Ｄを配設したため、荷重変化の検出感度をより一層向上させることができる。   Furthermore, since the springs 22A to 22D and 24A to 24D for applying a preload in the axial direction of the giant magnetostrictive rod 14 are disposed between the base 12 and the mounting table 16, the load change detection sensitivity is further improved. be able to.

又、超磁歪ロッド１４の軸方向両端１４Ａ、１４Ｂにスチール板２６Ａ、２６Ｂを配設したため、超磁歪ロッド１４の透磁率を向上させることができ、この点においても荷重変化の検出感度が高められている。   Further, since the steel plates 26A and 26B are disposed at both axial ends 14A and 14B of the giant magnetostrictive rod 14, the permeability of the giant magnetostrictive rod 14 can be improved, and also in this respect, the detection sensitivity of the load change is enhanced. ing.

次に、図６及び図７を用いて、本発明の実施例２に係る荷重測定装置３０について説明する。   Next, the load measuring device 30 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図に示されるように、実施例２に係る荷重測定装置３０は、超磁歪ロッド１４をベース１２の底面１２Ａ上に複数（この例では３つ）平行に並べて配置している。なお、他の構造については実施例１に係る荷重測定装置１０と略同様であるため、図中において同じ符号を付すこととし、その説明は省略する。   As shown in the figure, in the load measuring device 30 according to the second embodiment, a plurality (three in this example) of giant magnetostrictive rods 14 are arranged in parallel on the bottom surface 12A of the base 12. In addition, since it is substantially the same as the load measuring apparatus 10 which concerns on Example 1 about another structure, it shall attach | subject the same code | symbol in a figure and the description is abbreviate | omitted.

３つの超磁歪ロッド１４は、図７に示されるように、隣り合う２つの超磁歪ロッド間の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が略一定となるように同心円Ｃ１上に配置されている。   As shown in FIG. 7, the three giant magnetostrictive rods 14 are arranged on the concentric circle C1 so that the distances L1, L2, and L3 between two neighboring giant magnetostrictive rods are substantially constant.

この荷重測定装置３０では、各超磁歪ロッド１４における透磁率又は残留磁化量の変化をピックアップコイル１８のインダクタンス値の変化としてＬＣＲメータ２８によって測定した後、各ピックアップコイル１８のインダクタンス変化量の総和に基づいて荷重の変化を検出するようになっている。   In this load measuring device 30, a change in permeability or residual magnetization amount in each giant magnetostrictive rod 14 is measured by an LCR meter 28 as a change in inductance value of the pickup coil 18, and then the sum of inductance changes in each pickup coil 18. Based on this, a change in load is detected.

本実施例２に係る荷重測定装置３０によれば、超磁歪ロッド１４をベース１２の底面１２Ａ上に複数平行に並べて配置し、且つ、各超磁歪ロッド１４における透磁率又は残留磁化量の変化量の総和に基づいて荷重の変化を検出するようにしたため、実施例１に係る荷重測定装置１０に比べ、荷重変化をより高い精度で検出することができる。   According to the load measuring device 30 according to the second embodiment, a plurality of super magnetostrictive rods 14 are arranged in parallel on the bottom surface 12A of the base 12, and the change amount of the magnetic permeability or residual magnetization in each super magnetostrictive rod 14 is changed. Since the load change is detected based on the sum of the load, the load change can be detected with higher accuracy than the load measuring apparatus 10 according to the first embodiment.

特に、３つの超磁歪ロッド１４を、隣り合う２つの磁歪ロッド間の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が略一定となるように同心円Ｃ１上に配置したため、３つの超磁歪ロッド１４によって規定される３角形の範囲内において荷重の変化を高精度で検出することができる。   In particular, since the three giant magnetostrictive rods 14 are arranged on the concentric circle C1 so that the distances L1, L2, and L3 between two adjacent magnetostrictive rods are substantially constant, a triangle defined by the three giant magnetostrictive rods 14 is provided. Within this range, it is possible to detect a change in load with high accuracy.

なお、本発明に係る荷重測定装置は、実施例１及び実施例２に係る荷重測定装置１０、３０の構造や形状等に限定されるものでなく、例えば、ベース１２及び載置台１６は板状体であってもよく、又、平面視が多角形の略盆状体であってもよい。更に、超磁歪ロッド１４の数は、２つでもよく、又４つ以上でもよい。   The load measuring device according to the present invention is not limited to the structure and shape of the load measuring devices 10 and 30 according to the first and second embodiments. For example, the base 12 and the mounting table 16 are plate-shaped. It may be a body, or may be a substantially basin-like body having a polygonal shape in plan view. Further, the number of the giant magnetostrictive rods 14 may be two, or four or more.

又、ばね２２Ａ〜２２Ｄ及び２４Ａ〜２４Ｄや、スチール板２６Ａ、２６Ｂは必要に応じて配設すればよく、例えば、荷重の検出感度の向上よりも装置の小型化を重視する場合には、スチール板を配設しなくてもよい。   Further, the springs 22A to 22D and 24A to 24D and the steel plates 26A and 26B may be disposed as necessary. For example, when the downsizing of the apparatus is more important than the improvement of the load detection sensitivity, It is not necessary to arrange a board.

更に、ベース１２と載置台１６の摺動部の隙間にはゴム２０を配設したが、ゴム以外の弾性体を配設してもよく、又、ベース１２と載置台１６の隙間を、載置台１６が摺動可能な程度に狭くしてもよい。なお、摺動部の隙間を狭くした場合には、ベース１２と載置台１６の摺動部に潤滑剤を塗布することによって、ベース１２及び載置台１６の摩擦によって生じる荷重変化の検出誤差を抑止することが好ましい。   Further, although the rubber 20 is disposed in the gap between the sliding portion between the base 12 and the mounting table 16, an elastic body other than rubber may be disposed, and the gap between the base 12 and the mounting table 16 may be disposed. You may narrow so that the mounting base 16 can slide. When the gap between the sliding portions is narrowed, a lubricant is applied to the sliding portions of the base 12 and the mounting table 16 to suppress load change detection errors caused by friction between the base 12 and the mounting table 16. It is preferable to do.

更に又、超磁歪ロッド１４の伸縮による透磁率又は残留磁化量の変化を検出するための検出手段として、ピックアップコイル１８を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ホール素子や、磁気抵抗効果素子（ＭＲ、ＧＭＲ等）を適用することができ、超磁歪ロッド１４の透磁率又は残留磁化量の変化をホール素子や磁気抵抗効果素子の起電力変化として検出するようにしてもよい。   Furthermore, although the pickup coil 18 is applied as a detecting means for detecting a change in the magnetic permeability or the residual magnetization amount due to the expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 14, the present invention is not limited to this. An element or a magnetoresistive effect element (MR, GMR, etc.) can be applied, and a change in the permeability or residual magnetization amount of the giant magnetostrictive rod 14 is detected as a change in electromotive force of the Hall element or magnetoresistive effect element. May be.

又、荷重変化の感度をそれ程高める必要が無い場合には、超磁歪素子の代わりに磁歪素子を適用してもよい。   Further, when it is not necessary to increase the sensitivity of the load change so much, a magnetostrictive element may be applied instead of the super magnetostrictive element.

即ち、本発明に係る荷重測定装置は、ベース上に立設された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドによって支持された載置台と、前記磁歪ロッドの伸縮による透磁率又は残留磁化量の変化を検出するための検出手段と、を有してなり、前記載置台に印加される荷重の変化を、前記磁歪ロッドの変形に基づく前記透磁率又は残留磁化量の変化として検出するようにしたものであればよい。   That is, the load measuring apparatus according to the present invention is based on a substantially rod-shaped magnetostrictive rod having a magnetostrictive member standing on a base, a mounting table supported by the magnetostrictive rod, and expansion and contraction of the magnetostrictive rod. Detecting means for detecting a change in the magnetic permeability or residual magnetization amount, and a change in the load applied to the mounting table according to the change in the magnetic permeability or the residual magnetization amount based on the deformation of the magnetostrictive rod. Any device may be used as long as it is detected as a change.

なお、載置台１６に荷重の測定結果を表示するための表示装置を配設すれば、より一層、荷重測定装置の利便性を向上させることができる。   If a display device for displaying the measurement result of the load is provided on the mounting table 16, the convenience of the load measuring device can be further improved.

本発明の実施例１に係る荷重測定装置の略示側断面図Schematic side sectional view of a load measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention 図１における荷重測定装置の平面図Plan view of the load measuring device in FIG. 図１における荷重測定装置に印加される荷重（７．５ｋｇｆ〜６０．０ｋｇｆ）と、ピックアップコイルのインダクタンス値との関係を示した表（Ａ）及びそのグラフ（Ｂ）A table (A) and a graph (B) showing a relationship between a load (7.5 kgf to 60.0 kgf) applied to the load measuring device in FIG. 1 and an inductance value of the pickup coil. 図１における荷重測定装置に印加される荷重（７．５ｋｇｆ〜６０．０ｋｇｆ）と、ピックアップコイルのインダクタンス変化率との関係を示した表（Ａ）及びそのグラフ（Ｂ）Table (A) and graph (B) showing the relationship between the load (7.5 kgf to 60.0 kgf) applied to the load measuring device in FIG. 1 and the inductance change rate of the pickup coil. 図１における荷重測定装置に印加される荷重（２２．５ｋｇｆ〜１８０．０ｋｇｆ）と、ピックアップコイルのインダクタンス値との関係を示した表（Ａ）及びそのグラフ（Ｂ）Table (A) showing the relationship between the load (22.5 kgf to 180.0 kgf) applied to the load measuring device in FIG. 1 and the inductance value of the pickup coil, and its graph (B) 本発明の実施例２に係る荷重測定装置の略示側断面図Schematic side sectional view of a load measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 図６における荷重測定装置の平面図Plan view of the load measuring apparatus in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０、３０…荷重測定装置
１２…ベース
１４…超磁歪ロッド
１６…載置台
１８…ピックアップコイル
２０…ゴム
２２Ａ〜２２Ｄ、２４Ａ〜２４Ｄ…ばね
２６Ａ、２６Ｂ…スチール板
２８…ＬＣＲメータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 ... Load measuring device 12 ... Base 14 ... Giant magnetostrictive rod 16 ... Mounting stand 18 ... Pick-up coil 20 ... Rubber 22A-22D, 24A-24D ... Spring 26A, 26B ... Steel plate 28 ... LCR meter

Claims (15)

ベース上に立設された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドによって支持された載置台と、前記磁歪ロッドの伸縮による透磁率又は残留磁化量の変化を検出するための検出手段と、を有してなり、前記載置台に印加される荷重の変化を、前記磁歪ロッドの変形に基づく前記透磁率又は残留磁化量の変化として検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。   A substantially rod-shaped magnetostrictive rod having a magnetostrictive member standing on a base, a mounting table supported by the magnetostrictive rod, and a change in permeability or residual magnetization due to expansion and contraction of the magnetostrictive rod are detected. And detecting means for detecting a change in load applied to the mounting table as a change in the magnetic permeability or residual magnetization based on deformation of the magnetostrictive rod. Load measuring device. 請求項１において、
前記ベース及び載置台は、略盆状体からなり、且つ、それぞれの開口部が対向する状態で入れ子筒状に配設されていることを特徴とする荷重測定装置。 In claim 1,
The load measuring apparatus, wherein the base and the mounting table are substantially formed in a tray shape and are arranged in a nested cylinder shape with respective openings facing each other. 請求項２において、
前記ベースと前記載置台の摺動部に潤滑剤を塗布したことを特徴とする荷重測定装置。 In claim 2,
A load measuring apparatus, wherein a lubricant is applied to the sliding portion of the base and the mounting table. 請求項２又は３において、
前記ベースと前記載置台の摺動部の隙間に弾性体を配設したことを特徴とする荷重測定装置。 In claim 2 or 3,
A load measuring device, wherein an elastic body is disposed in a gap between the base and the sliding portion of the mounting table. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記磁歪ロッドを前記ベース上に複数平行に並べて配置し、且つ、各磁歪ロッドにおける透磁率又は残留磁化量の変化量の総和に基づいて荷重の変化を検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A plurality of the magnetostrictive rods arranged in parallel on the base, and a load change is detected on the basis of a sum of changes in permeability or residual magnetization amount in each magnetostrictive rod. measuring device. 請求項５において、
前記複数の磁歪ロッドを、隣り合う２つの磁歪ロッド間の距離が略一定となるように同心円上に配置したことを特徴とする荷重測定装置。 In claim 5,
The load measuring device, wherein the plurality of magnetostrictive rods are arranged concentrically so that a distance between two adjacent magnetostrictive rods is substantially constant. 請求項６において、
前記複数の磁歪ロッドは３つの磁歪ロッドによって構成されていることを特徴とする荷重測定装置。 In claim 6,
The plurality of magnetostrictive rods are constituted by three magnetostrictive rods. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記ベース及び前記載置台の間に、前記磁歪ロッドの軸方向に予荷重を印加するためのばねを配設したことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A load measuring apparatus comprising a spring for applying a preload in the axial direction of the magnetostrictive rod between the base and the mounting table. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記磁歪ロッドの軸方向両端にスチール板を配設したことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8.
A load measuring device, wherein steel plates are disposed at both axial ends of the magnetostrictive rod. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記載置台に荷重の測定結果を表示するための表示装置を配設したことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
A load measuring device comprising a display device for displaying a load measurement result on the mounting table. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記検出手段は前記磁歪ロッドの外周を囲むように配設されたピックアップコイルを含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記ピックアップコイルのインダクタンス値の変化として検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 10.
The detection means includes a pickup coil disposed so as to surround an outer periphery of the magnetostrictive rod, and detects a change in the magnetic permeability or a residual magnetization amount as a change in an inductance value of the pickup coil. Load measuring device. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記検出手段はホール素子を含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記ホール素子の起電力変化として検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 10.
The load measuring apparatus characterized in that the detection means includes a Hall element, and detects a change in the magnetic permeability or residual magnetization amount as a change in electromotive force of the Hall element. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記検出手段は磁気抵抗効果素子を含み、前記透磁率又は残留磁化量の変化を前記磁気抵抗効果素子の起電力変化として検出するようにしたことを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 10.
The load measuring apparatus characterized in that the detection means includes a magnetoresistive effect element and detects a change in the magnetic permeability or residual magnetization amount as a change in electromotive force of the magnetoresistive effect element. 請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
前記磁歪部材は、ＲＴ２の組成を有する磁歪素子からなることを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 13.
The magnetostrictive member, a load measuring apparatus characterized by comprising a magnetostrictive element having a composition of RT 2. 請求項１乃至１４のいずれかにおいて、
前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする荷重測定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 14.
The load measuring device, wherein the magnetostrictive member is a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
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