JPH05149810A - 3分力計 - Google Patents
3分力計Info
- Publication number
- JPH05149810A JPH05149810A JP3339585A JP33958591A JPH05149810A JP H05149810 A JPH05149810 A JP H05149810A JP 3339585 A JP3339585 A JP 3339585A JP 33958591 A JP33958591 A JP 33958591A JP H05149810 A JPH05149810 A JP H05149810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- strain
- force
- attached
- strain gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構成が簡単でしかも小型化が可能で、他の方
向から作用する力や曲げモーメントの影響を受けにく
く、一点に作用する力を3つの独立した分力として高精
度に検出することができる3分力計を提供する。 【構成】 上部に力受け部2を、下部に荷重支持部3を
有し、力受け部2と荷重支持部3との間に起歪柱5が連
接されている。この起歪柱5の下半部に小断面の起歪部
6が形成されている。上記力受け部2の上部中心にダイ
アフラム10を有する筒状部8が連結されている。上記
起歪部6の一方の対向面に起歪部6のX軸方向に生じる
曲げ応力を検出するひずみゲージ12a〜12dが添着
され、上記と直交する他方の対向面に同じくY軸方向に
生じる曲げ応力を検出するひずみゲージ13a〜13d
が添着され、ダイアフラム10にZ軸方向に印加される
力を検出するひずみゲージ14a〜14dが添着されて
いる。
向から作用する力や曲げモーメントの影響を受けにく
く、一点に作用する力を3つの独立した分力として高精
度に検出することができる3分力計を提供する。 【構成】 上部に力受け部2を、下部に荷重支持部3を
有し、力受け部2と荷重支持部3との間に起歪柱5が連
接されている。この起歪柱5の下半部に小断面の起歪部
6が形成されている。上記力受け部2の上部中心にダイ
アフラム10を有する筒状部8が連結されている。上記
起歪部6の一方の対向面に起歪部6のX軸方向に生じる
曲げ応力を検出するひずみゲージ12a〜12dが添着
され、上記と直交する他方の対向面に同じくY軸方向に
生じる曲げ応力を検出するひずみゲージ13a〜13d
が添着され、ダイアフラム10にZ軸方向に印加される
力を検出するひずみゲージ14a〜14dが添着されて
いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3分力計に関し、より
詳細にはX軸、Y軸、Z軸の3軸からなる直交座標系を
仮想したとき、物体の任意の一点に作用する力を3つの
独立した分力として検出する3分力計に関するものであ
る。
詳細にはX軸、Y軸、Z軸の3軸からなる直交座標系を
仮想したとき、物体の任意の一点に作用する力を3つの
独立した分力として検出する3分力計に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、物体の一点に使用する力を、複数
の独立した分力として検出する分力計としては、例えば
特開平2−176438号公報に開示されたものがあ
る。図11は、上記分力計の外観斜視図を示すものであ
る。同図において、30,30は水平方向に対称的に延
出し、上下方向に偏平なビーム型の横梁で、両横梁3
0,30の外端の固定部31,31が図示しない支持体
に固設される。横梁30,30の中間に設けられた厚肉
部32上には横断面が方形体からなる縦梁33が垂直状
に立設している。
の独立した分力として検出する分力計としては、例えば
特開平2−176438号公報に開示されたものがあ
る。図11は、上記分力計の外観斜視図を示すものであ
る。同図において、30,30は水平方向に対称的に延
出し、上下方向に偏平なビーム型の横梁で、両横梁3
0,30の外端の固定部31,31が図示しない支持体
に固設される。横梁30,30の中間に設けられた厚肉
部32上には横断面が方形体からなる縦梁33が垂直状
に立設している。
【0003】上記した構成において、縦梁33の上端面
が荷重導入部34となり、この荷重導入部34にX軸、
Y軸、Z軸の3方向からの荷重が加わる。すなわち、X
軸方向からの荷重は、縦梁33の対向し合う第1平面3
5a,35bの上下にそれぞれ対称的に添着したひずみ
ゲージ36,36によって検出される。
が荷重導入部34となり、この荷重導入部34にX軸、
Y軸、Z軸の3方向からの荷重が加わる。すなわち、X
軸方向からの荷重は、縦梁33の対向し合う第1平面3
5a,35bの上下にそれぞれ対称的に添着したひずみ
ゲージ36,36によって検出される。
【0004】また、Y軸方向からの荷重は、第1平面3
5a,35bと直交し、互いに対向し合う第2平面37
a,37bの上下にそれぞれ対称的に添着したひずみゲ
ージ38,38によって検出される。そして、Z軸方向
からの荷重は、横梁30,30の表裏面の中央側と外端
側にそれぞれ対称的に添着したひずみゲージ39,40
によって検出される。
5a,35bと直交し、互いに対向し合う第2平面37
a,37bの上下にそれぞれ対称的に添着したひずみゲ
ージ38,38によって検出される。そして、Z軸方向
からの荷重は、横梁30,30の表裏面の中央側と外端
側にそれぞれ対称的に添着したひずみゲージ39,40
によって検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
従来の分力計は、例えば自動車の走行時におけるタイヤ
の接地面圧分布等の測定に利用されるもので、1つのタ
イヤに対して複数の分力計を接地板に組み込み、種々の
方向からの力をタイヤの接地面圧分布として検出してい
る。しかも、分力計は、設置数を多くすることで、より
精度の高い測定が可能となる。
従来の分力計は、例えば自動車の走行時におけるタイヤ
の接地面圧分布等の測定に利用されるもので、1つのタ
イヤに対して複数の分力計を接地板に組み込み、種々の
方向からの力をタイヤの接地面圧分布として検出してい
る。しかも、分力計は、設置数を多くすることで、より
精度の高い測定が可能となる。
【0006】しかしながら、従来の分力計は、上述した
ようにZ軸方向の荷重を検出するための横梁30をビー
ム型にすると、X軸およびY軸方向の荷重検出のための
縦梁33に対して水平方向へ長く延出し、このため分力
計が大型化することによって設置数にも限度が生じ精度
の高い測定が不可能となる。
ようにZ軸方向の荷重を検出するための横梁30をビー
ム型にすると、X軸およびY軸方向の荷重検出のための
縦梁33に対して水平方向へ長く延出し、このため分力
計が大型化することによって設置数にも限度が生じ精度
の高い測定が不可能となる。
【0007】また、上記従来の分力計は、曲げモーメン
トや偏荷重の影響を受け易いという問題もある。本発明
は、上記のような問題点を解消するためになされたもの
で、その目的とするところは、小型化が図れ、かつ構成
が簡単であり、しかも他の方向から作用する力の干渉も
少なく特に、偏荷重や曲げモーメントの影響を受けにく
く精度の高い3分力計を提供することにある。
トや偏荷重の影響を受け易いという問題もある。本発明
は、上記のような問題点を解消するためになされたもの
で、その目的とするところは、小型化が図れ、かつ構成
が簡単であり、しかも他の方向から作用する力の干渉も
少なく特に、偏荷重や曲げモーメントの影響を受けにく
く精度の高い3分力計を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、X軸、Y軸、Z軸の3軸から成る直交
座標系を仮想したとき、物体の任意の1点に作用する力
を3つの独立した分力として検出する3分力計におい
て、上部に剛性が大なる力受け部が形成され、下部に剛
性が大で被支持体への取付フランジ部を有する荷重支持
部が形成され、上記力受け部と上記荷重支持部との間に
連接され、下半部が上半部より断面積が小なる四角柱状
の起歪部を有する起歪柱が形成され、上記力受け部から
上記起歪柱内を通り上記荷重支持部に達するそれぞれの
中心部を貫通する透孔が形成されて成る第1起歪体と;
上記力受け部の上部に取付けられる剛性大なる筒状部が
形成され、上記筒状部の上端側にダイアフラムが形成さ
れ、このダイアフラムの中心部に力導入部が形成されて
成る第2起歪体と;上記力受け部と上記荷重支持部が配
設される方向を上記直交座標系のZ軸としたとき、上記
起歪部の一方の対向面に添着されX軸方向の曲げ応力を
検出するX軸ひずみゲージと;上記起歪部の上記対向面
と直交する他方の対向面に添着されY軸方向の曲げ応力
を検出するY軸ひずみゲージと;上記ダイアフラムに添
着され上記ダイアフラムに生じるZ軸方向の応力を検出
するZ軸ひずみゲージと;から構成したことを特徴とし
たものである。
達成するために、X軸、Y軸、Z軸の3軸から成る直交
座標系を仮想したとき、物体の任意の1点に作用する力
を3つの独立した分力として検出する3分力計におい
て、上部に剛性が大なる力受け部が形成され、下部に剛
性が大で被支持体への取付フランジ部を有する荷重支持
部が形成され、上記力受け部と上記荷重支持部との間に
連接され、下半部が上半部より断面積が小なる四角柱状
の起歪部を有する起歪柱が形成され、上記力受け部から
上記起歪柱内を通り上記荷重支持部に達するそれぞれの
中心部を貫通する透孔が形成されて成る第1起歪体と;
上記力受け部の上部に取付けられる剛性大なる筒状部が
形成され、上記筒状部の上端側にダイアフラムが形成さ
れ、このダイアフラムの中心部に力導入部が形成されて
成る第2起歪体と;上記力受け部と上記荷重支持部が配
設される方向を上記直交座標系のZ軸としたとき、上記
起歪部の一方の対向面に添着されX軸方向の曲げ応力を
検出するX軸ひずみゲージと;上記起歪部の上記対向面
と直交する他方の対向面に添着されY軸方向の曲げ応力
を検出するY軸ひずみゲージと;上記ダイアフラムに添
着され上記ダイアフラムに生じるZ軸方向の応力を検出
するZ軸ひずみゲージと;から構成したことを特徴とし
たものである。
【0009】
【作用】上記のように構成された3分力計は、力導入部
へ印加された力のうち、X軸方向への分力は、第2起歪
体のダイアフラムと筒状部を伝わって第1起歪体の力受
け部を介して起歪部へと伝達され、その起歪部にX軸方
向への曲げ応力を生じさせる。その曲げ応力は、起歪部
の対向面に添着されたX軸ひずみゲージによって検出さ
れる。
へ印加された力のうち、X軸方向への分力は、第2起歪
体のダイアフラムと筒状部を伝わって第1起歪体の力受
け部を介して起歪部へと伝達され、その起歪部にX軸方
向への曲げ応力を生じさせる。その曲げ応力は、起歪部
の対向面に添着されたX軸ひずみゲージによって検出さ
れる。
【0010】また、Y軸方向への分力は、第2起歪体の
ダイアフラムと筒状部を伝わって第1起歪体の力受け部
を介して起歪部へと伝達され、その起歪部にY軸方向へ
の曲げ応力を生じさせる。その曲げ応力は、上記対向面
と直交する起歪部の対向面に添着されたY軸ひずみゲー
ジによって検出される。
ダイアフラムと筒状部を伝わって第1起歪体の力受け部
を介して起歪部へと伝達され、その起歪部にY軸方向へ
の曲げ応力を生じさせる。その曲げ応力は、上記対向面
と直交する起歪部の対向面に添着されたY軸ひずみゲー
ジによって検出される。
【0011】そして、Z軸方向への分力は、ダイアフラ
ムを下方に膨出させるように変形させる。この変形によ
る曲げ応力は、ダイアフラムに添着されたZ軸ひずみゲ
ージによって検出される。
ムを下方に膨出させるように変形させる。この変形によ
る曲げ応力は、ダイアフラムに添着されたZ軸ひずみゲ
ージによって検出される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。図1は、本発明による3分力計の正面図、図2
は、図1のA−A′線における横断面図、図3は、図2
のB−B′における縦断面図をそれぞれ示す。
述する。図1は、本発明による3分力計の正面図、図2
は、図1のA−A′線における横断面図、図3は、図2
のB−B′における縦断面図をそれぞれ示す。
【0013】各図において、1は全体が略柱状体を呈す
る第1起歪体で、上部に厚肉で剛性が大なる短円筒形状
の力受け部2と、下部に同じく剛性が大で図示しない被
支持体へ取付けるためのフランジ部4を有する荷重支持
部3を有している。
る第1起歪体で、上部に厚肉で剛性が大なる短円筒形状
の力受け部2と、下部に同じく剛性が大で図示しない被
支持体へ取付けるためのフランジ部4を有する荷重支持
部3を有している。
【0014】上記力受け部2と荷重支持部3との間に
は、下半部が上半部より断面積が小さな四角柱状の起歪
部6が形成された起歪柱5が一体的に連接されている。
また、上記力受け部2の上端から起歪柱6内を通り荷重
支持部3の下端に達するそれぞれの中心を貫通する透孔
7が設けられている。
は、下半部が上半部より断面積が小さな四角柱状の起歪
部6が形成された起歪柱5が一体的に連接されている。
また、上記力受け部2の上端から起歪柱6内を通り荷重
支持部3の下端に達するそれぞれの中心を貫通する透孔
7が設けられている。
【0015】この第1起歪体1の上記力受け部2の上部
には、第2起歪体9の剛性が大なる筒状部8が圧入され
且つ溶接等の手段により固定されている。この筒状部8
の上端面に弾性変形可能な薄肉状のダイアフラム10が
一体成形されている。
には、第2起歪体9の剛性が大なる筒状部8が圧入され
且つ溶接等の手段により固定されている。この筒状部8
の上端面に弾性変形可能な薄肉状のダイアフラム10が
一体成形されている。
【0016】また、このダイアフラム10の上面中央に
くびれ部11aを有する力導入部11が設けられ、この
力導入部11に力または荷重Wが印加される。
くびれ部11aを有する力導入部11が設けられ、この
力導入部11に力または荷重Wが印加される。
【0017】ここで、図2において説明すると、紙面上
下方向をX軸とし、紙面左右方向をY軸とし、紙面と垂
直方向をZ軸としたとき、荷重(力)Wは、各軸X,
Y,Z方向の分力Fx,Fy,Fzとして検出すること
ができ、このうち、X軸およびY軸方向の分力は、起歪
部6に曲げ応力を生じさせ、Z軸方向の力は、ダイアフ
ラム10の表面に引張りおよび圧縮応力を生じさせる。
下方向をX軸とし、紙面左右方向をY軸とし、紙面と垂
直方向をZ軸としたとき、荷重(力)Wは、各軸X,
Y,Z方向の分力Fx,Fy,Fzとして検出すること
ができ、このうち、X軸およびY軸方向の分力は、起歪
部6に曲げ応力を生じさせ、Z軸方向の力は、ダイアフ
ラム10の表面に引張りおよび圧縮応力を生じさせる。
【0018】すなわち、起歪部6の下方の対向し合うX
軸面にX軸方向の曲げ応力を検出するためのX軸ひずみ
ゲージ12a,12b,および12c,12dが、その
ゲージ軸をZ軸方向に合致する方向に2枚づつ並置して
添着されている。
軸面にX軸方向の曲げ応力を検出するためのX軸ひずみ
ゲージ12a,12b,および12c,12dが、その
ゲージ軸をZ軸方向に合致する方向に2枚づつ並置して
添着されている。
【0019】また、起歪部6の下方の対向し合うY軸面
にY軸方向の曲げ応力を検出するためのY軸ひずみゲー
ジ13a,13bおよび13c,13dが、そのゲージ
軸を同じくZ軸方向と合致する方向に2枚づつ並置して
添着されている。そして、ダイアフラム10の裏面(底
面)にZ軸方向の力を検出するためのZ軸ひずみゲージ
14a,14b,14c,14dが添着されている。
にY軸方向の曲げ応力を検出するためのY軸ひずみゲー
ジ13a,13bおよび13c,13dが、そのゲージ
軸を同じくZ軸方向と合致する方向に2枚づつ並置して
添着されている。そして、ダイアフラム10の裏面(底
面)にZ軸方向の力を検出するためのZ軸ひずみゲージ
14a,14b,14c,14dが添着されている。
【0020】尚、Z軸ひずみゲージ14a〜14dは、
図4に示すようにダイアフラム10の外周近傍と中心近
傍に偏してパターニングされた状態で添着されている。
そして、このうち、ひずみゲージ14aと14dは、外
周近傍の面に配置され、ひずみゲージ14bと14c
は、内周近傍の面に配置されている。
図4に示すようにダイアフラム10の外周近傍と中心近
傍に偏してパターニングされた状態で添着されている。
そして、このうち、ひずみゲージ14aと14dは、外
周近傍の面に配置され、ひずみゲージ14bと14c
は、内周近傍の面に配置されている。
【0021】図5は、上記のように構成した本発明によ
る分力計を分力検出装置に組み込んだ縦断面図を示した
ものである。これによれば、荷重支持部3のフランジ部
4を、ボルト孔4aに挿通したボルト15を台座16に
形成された雌ねじ孔にねじ込んで台座16に固定すると
共に、台座16上に突出する起歪体5およびダイアフラ
ム10の筒状部8を収容するように台座16上に上板1
7を組み合わせてある。ダイアフラム10の力導入部1
1に力導入板18をねじ結合により支持し、この力導入
板18の上面を上板17の上面と同一平面上に配置して
ある。
る分力計を分力検出装置に組み込んだ縦断面図を示した
ものである。これによれば、荷重支持部3のフランジ部
4を、ボルト孔4aに挿通したボルト15を台座16に
形成された雌ねじ孔にねじ込んで台座16に固定すると
共に、台座16上に突出する起歪体5およびダイアフラ
ム10の筒状部8を収容するように台座16上に上板1
7を組み合わせてある。ダイアフラム10の力導入部1
1に力導入板18をねじ結合により支持し、この力導入
板18の上面を上板17の上面と同一平面上に配置して
ある。
【0022】一方、起歪部6に添着されているX軸ひず
みゲージ12a〜12dおよびY軸ひずみゲージ13a
〜13dから引き出した配線コード(ゲージリード)1
9aは、一旦、起歪体5に取付けられた端子板20に接
続し、この端子板20から引き出した配線コード(ケー
ブル)19bを、荷重支持部3に貫通した配線孔3aを
通し、台座16の配線溝16aから外部に引き出され
る。
みゲージ12a〜12dおよびY軸ひずみゲージ13a
〜13dから引き出した配線コード(ゲージリード)1
9aは、一旦、起歪体5に取付けられた端子板20に接
続し、この端子板20から引き出した配線コード(ケー
ブル)19bを、荷重支持部3に貫通した配線孔3aを
通し、台座16の配線溝16aから外部に引き出され
る。
【0023】また、ダイアフラム10に添着されたZ軸
ひずみゲージ14a〜14dの配線コード21は、筒状
部8に支持した配線基板22に一旦接続し、この配線基
板21から配線コード23を起歪柱5内を貫通した透孔
7内を通し、台座16の配線溝16aから外部へ引き出
される。
ひずみゲージ14a〜14dの配線コード21は、筒状
部8に支持した配線基板22に一旦接続し、この配線基
板21から配線コード23を起歪柱5内を貫通した透孔
7内を通し、台座16の配線溝16aから外部へ引き出
される。
【0024】図6〜図8は、X軸、Y軸、Z軸方向の各
分力を検出するためのブリッジ回路で、図6は、分力F
x、図7は、分力Fy、図8は分力Fzを検出するブリ
ッジ回路である。
分力を検出するためのブリッジ回路で、図6は、分力F
x、図7は、分力Fy、図8は分力Fzを検出するブリ
ッジ回路である。
【0025】先ず、図6に示す分力Fxのブリッジ回路
の各辺の構成を説明すると、第1辺24はひずみゲージ
12a、第2辺25はひずみゲージ12b、第3辺26
はひずみゲージ12c、第4辺27はひずみゲージ12
dより構成され、28a、28bは、ブリッジ回路の入
力端子、29a、29bは同じく出力端子である。
の各辺の構成を説明すると、第1辺24はひずみゲージ
12a、第2辺25はひずみゲージ12b、第3辺26
はひずみゲージ12c、第4辺27はひずみゲージ12
dより構成され、28a、28bは、ブリッジ回路の入
力端子、29a、29bは同じく出力端子である。
【0026】図7に示す分力Fyのブリッジ回路の各辺
は、上記と同様にして、第1辺はひずみゲージ13a、
第2辺はひずみゲージ13b、第3辺はひずみゲージ1
3c、第4辺はひずみゲージ13dより構成されてい
る。
は、上記と同様にして、第1辺はひずみゲージ13a、
第2辺はひずみゲージ13b、第3辺はひずみゲージ1
3c、第4辺はひずみゲージ13dより構成されてい
る。
【0027】さらに、図8に示す分力Fzを検出するブ
リッジ回路の各辺は、第1辺はひずみゲージ14a、第
2辺はひずみゲージ14b、第3辺はひずみゲージ14
c、第4辺はひずみゲージ14dより構成されている。
リッジ回路の各辺は、第1辺はひずみゲージ14a、第
2辺はひずみゲージ14b、第3辺はひずみゲージ14
c、第4辺はひずみゲージ14dより構成されている。
【0028】次に、図5のように構成された分力検出装
置に本発明を適用した実施例の動作と共に、各分力F
x,Fy,Fzを電気信号として検出する各ブリッジ回
路の動作について説明する。
置に本発明を適用した実施例の動作と共に、各分力F
x,Fy,Fzを電気信号として検出する各ブリッジ回
路の動作について説明する。
【0029】今、力導入板18に図2の矢印により示す
方向に分力Fxが作用した場合、X軸ひずみゲージ12
a,12cがその起歪部6面の曲げ応力による圧縮によ
って抵抗値が減少し、逆にX軸ひずみゲージ12b,1
2dはその起歪部6面の曲げ応力による引張応力を受け
て抵抗値は増加する。
方向に分力Fxが作用した場合、X軸ひずみゲージ12
a,12cがその起歪部6面の曲げ応力による圧縮によ
って抵抗値が減少し、逆にX軸ひずみゲージ12b,1
2dはその起歪部6面の曲げ応力による引張応力を受け
て抵抗値は増加する。
【0030】ここで図6の分力Fxのブリッジ回路を参
照すると、第1辺のひずみゲージ12aは抵抗値が減少
し、第2辺のひずみゲージ12bは増加し、第3辺のひ
ずみゲージ12cは減少し、そして第4辺のひずみゲー
ジ12dは増加する。この結果、入力端子28が正極側
とすれば、一方の出力端子29aが他方の出力端子29
bより電位が低くなり、+eの出力となって分力Fxが
検出される。
照すると、第1辺のひずみゲージ12aは抵抗値が減少
し、第2辺のひずみゲージ12bは増加し、第3辺のひ
ずみゲージ12cは減少し、そして第4辺のひずみゲー
ジ12dは増加する。この結果、入力端子28が正極側
とすれば、一方の出力端子29aが他方の出力端子29
bより電位が低くなり、+eの出力となって分力Fxが
検出される。
【0031】次に、力導入板18に図2の矢印方向に分
力Fyが作用した場合、Y軸ひずみゲージ13a,13
cがその起歪部6面の曲げ応力による引張りによって抵
抗値が増加し、以下同様にY軸ひずみゲージ13b,1
3dは抵抗値が減少し、この結果、図7の分力Fyのブ
リッジ回路においては、第1辺と第3辺の抵抗値が増加
し、第2辺と第4辺の抵抗値が減少することとなる。
力Fyが作用した場合、Y軸ひずみゲージ13a,13
cがその起歪部6面の曲げ応力による引張りによって抵
抗値が増加し、以下同様にY軸ひずみゲージ13b,1
3dは抵抗値が減少し、この結果、図7の分力Fyのブ
リッジ回路においては、第1辺と第3辺の抵抗値が増加
し、第2辺と第4辺の抵抗値が減少することとなる。
【0032】一方、力導入板18に分力Fzが作用した
場合、図9に示すようにZ軸ひずみゲージ14a,14
cが圧縮によって抵抗値が減少し、逆にZ軸ひずみゲー
ジ14b,14dが引張応力を受けて抵抗値が増加す
る。
場合、図9に示すようにZ軸ひずみゲージ14a,14
cが圧縮によって抵抗値が減少し、逆にZ軸ひずみゲー
ジ14b,14dが引張応力を受けて抵抗値が増加す
る。
【0033】この結果、図8の分力Fzを検出するブリ
ッジ回路においては、第1辺と第3辺の抵抗値が減少
し、第2辺と第4辺の抵抗値が増加し、従って、出力端
子には分力Fzに対応した電気信号が検出される。
ッジ回路においては、第1辺と第3辺の抵抗値が減少
し、第2辺と第4辺の抵抗値が増加し、従って、出力端
子には分力Fzに対応した電気信号が検出される。
【0034】上記した説明では、3つの分力Fx,F
y,Fzによる動作を解りやすくするために各々の分力
の方向を画一的に示したものであるが、実際には力導入
板18には、分力Fx,Fy,Fzが複合して作用した
り、曲げモーメントが作用するものである。
y,Fzによる動作を解りやすくするために各々の分力
の方向を画一的に示したものであるが、実際には力導入
板18には、分力Fx,Fy,Fzが複合して作用した
り、曲げモーメントが作用するものである。
【0035】例えば、分力Fx方向あるいはFy方向に
沿う曲げモーメントが、力導入板18に印加されて、ダ
イアフラム10に図10に示すような変形が生じた場
合、図8のFzを検出するブリッジ回路から解るように
各辺において抵抗値の増減が打消し合って平衡状態が保
たれ出力は略零となる。従って、分力FxあるいはFy
のみが検出されるのである。
沿う曲げモーメントが、力導入板18に印加されて、ダ
イアフラム10に図10に示すような変形が生じた場
合、図8のFzを検出するブリッジ回路から解るように
各辺において抵抗値の増減が打消し合って平衡状態が保
たれ出力は略零となる。従って、分力FxあるいはFy
のみが検出されるのである。
【0036】本発明による3分力計において、起歪部6
の中心に透孔7を貫通したことによって、起歪部6の曲
げ応力に対する感度を向上することができると共に、機
械的に強度および曲げ剛性を向上することができる。ま
た、透孔7がZ軸ひずみゲージの配線孔として有効に利
用できる。
の中心に透孔7を貫通したことによって、起歪部6の曲
げ応力に対する感度を向上することができると共に、機
械的に強度および曲げ剛性を向上することができる。ま
た、透孔7がZ軸ひずみゲージの配線孔として有効に利
用できる。
【0037】また、起歪部6において、上部から受ける
曲げ応力は、上方部に対して下方部側が安定した応力値
を得られることから、ひずみゲージを下方部側へ偏して
添着することで、精確で安定した曲げ応力の検出が可能
となる。
曲げ応力は、上方部に対して下方部側が安定した応力値
を得られることから、ひずみゲージを下方部側へ偏して
添着することで、精確で安定した曲げ応力の検出が可能
となる。
【0038】また、起歪部6に添着したひずみゲージの
配線コードを、一旦端子板20に接続し、この端子板2
0から外部へ引き出すようにしたので、たとえ、外部の
引き出し配線を強く引張ったとしてもひずみゲージに剥
離や破損を及ぼすこともなく的確に保護できる。
配線コードを、一旦端子板20に接続し、この端子板2
0から外部へ引き出すようにしたので、たとえ、外部の
引き出し配線を強く引張ったとしてもひずみゲージに剥
離や破損を及ぼすこともなく的確に保護できる。
【0039】また、Z軸方向の応力の検出を力印加点に
近いダイアフラム10で行うようにしたので、曲げモー
メントや偏荷重の影響を受けにくいという効果がある。
近いダイアフラム10で行うようにしたので、曲げモー
メントや偏荷重の影響を受けにくいという効果がある。
【0040】また、力導入部11にくびれ部11aを形
成したので、偏荷重や、曲げモーメントを、そのくびれ
部11aで吸収させることができ、より正確に3分力を
検出することができる。
成したので、偏荷重や、曲げモーメントを、そのくびれ
部11aで吸収させることができ、より正確に3分力を
検出することができる。
【0041】尚、本発明は、上述の実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施ができるものである。
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施ができるものである。
【0042】例えば、起歪部6は、横断面形状を四角形
状の場合のものを示したが、X軸側とY軸側とのひずみ
ゲージが直角方向に添着できるものであれば円筒形状で
あってもよい。また、ダイアフラム10のひずみゲージ
は、実施例のもの以外、通常の矩形状のひずみゲージを
複数(例えば4枚)用いてもよい。
状の場合のものを示したが、X軸側とY軸側とのひずみ
ゲージが直角方向に添着できるものであれば円筒形状で
あってもよい。また、ダイアフラム10のひずみゲージ
は、実施例のもの以外、通常の矩形状のひずみゲージを
複数(例えば4枚)用いてもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明による3分力
計は、X軸、Y軸およびZ軸方向のそれぞれの分力を起
歪柱の下方に形成した起歪部と、起歪柱の軸上に設けた
ダイアフラムとによって検出するように構成したので、
小型化が図れ、構成も極めて簡単となる。
計は、X軸、Y軸およびZ軸方向のそれぞれの分力を起
歪柱の下方に形成した起歪部と、起歪柱の軸上に設けた
ダイアフラムとによって検出するように構成したので、
小型化が図れ、構成も極めて簡単となる。
【0044】また、小型化を実現し単位面積当り多数の
3分力計を配置できることからより多方面から精確な分
力の検出が可能となる。しかも、各々の荷重方向への干
渉も殆んどなく高精度で信頼性の高い3分力計を提供す
ることができる。
3分力計を配置できることからより多方面から精確な分
力の検出が可能となる。しかも、各々の荷重方向への干
渉も殆んどなく高精度で信頼性の高い3分力計を提供す
ることができる。
【図1】本発明の一実施例に係る3分力計の構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図2】図1のA−A′線における横断面図である。
【図3】図2のB−B′線における縦断面図である。
【図4】図3におけるダイアフラムへ添着されたひずみ
ゲージを模式的に示す拡大平面図である。
ゲージを模式的に示す拡大平面図である。
【図5】本発明による3分力計を分力検出装置へ組み込
んだ状態を示す縦断面図である。
んだ状態を示す縦断面図である。
【図6】分力Fxを検出するためのブリッジ回路図であ
る。
る。
【図7】分力Fyを検出するためのブリッジ回路図であ
る。
る。
【図8】分力Fzを検出するためのブリッジ回路図であ
る。
る。
【図9】ダイアフラムに対しZ軸方向のみに力が作用し
た場合のダイアフラムの荷重変形図である。
た場合のダイアフラムの荷重変形図である。
【図10】ダイアフラムに対しX軸あるいはY軸方向に
沿う曲げモーメントが作用した場合のダイアフラムの変
形図である。
沿う曲げモーメントが作用した場合のダイアフラムの変
形図である。
【図11】従来のビーム型分力計の外観斜視図である。
1 第1起歪体 2 力受け部 3 荷重支持部 4 フランジ部 5 起歪柱 6 起歪部 7 透孔 8 筒状部 9 第2起歪体 10 ダイアフラム 11 力導入部 11a くびれ部 12a〜12d X軸ひずみゲージ 13a〜13d Y軸ひずみゲージ 14a〜14d Z軸ひずみゲージ 15 ボルト 16 台座 16a 配線溝 17 上板 18 力導入板 19a,19b 配線コード 20 端子板 21,23 配線コード 22 配線基板 28a,28b 入力端子 29a,29b 出力端子 W 荷重 Fx,Fy,Fz 分力
Claims (4)
- 【請求項1】 X軸、Y軸、Z軸の3軸から成る直交座
標系を仮想したとき、物体の任意の1点に作用する力を
3つの独立した分力として検出する3分力計において、
上部に剛性が大なる力受け部が形成され、下部に剛性が
大で被支持体への取付フランジ部を有する荷重支持部が
形成され、上記力受け部と上記荷重支持部との間に連接
され、下半部が上半部より断面積が小なる四角柱状の起
歪部を有する起歪柱が形成され、上記力受け部から上記
起歪柱内を通り上記荷重支持部に達するそれぞれの中心
部を貫通する透孔が形成されて成る第1起歪体と;上記
力受け部の上部に取付けられる剛性大なる筒状部が形成
され、上記筒状部の上端側にダイアフラムが形成され、
このダイアフラムの中心部に力導入部が形成されて成る
第2起歪体と;上記力受け部と上記荷重支持部が配設さ
れる方向を上記直交座標系のZ軸としたとき、上記起歪
部の一方の対向面に添着されX軸方向の曲げ応力を検出
するX軸ひずみゲージと;上記起歪部の上記対向面と直
交する他方の対向面に添着されY軸方向の曲げ応力を検
出するY軸ひずみゲージと;上記ダイアフラムに添着さ
れ上記ダイアフラムに生じるZ軸方向の応力を検出する
Z軸ひずみゲージと;から構成したことを特徴とする3
分力計。 - 【請求項2】 X軸ひずみゲージおよびY軸ひずみゲー
ジが起歪部の下方に偏して添着されていることを特徴と
する請求項1に記載の3分力計。 - 【請求項3】 X軸ひずみゲージおよびY軸ひずみゲー
ジの端子に接続された配線コードを、起歪部に取付けた
端子板に一旦接続し、この端子板を経て荷重支持部に貫
通した配線孔を通して外部へ引き出すように構成したこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の3分力
計。 - 【請求項4】 Z軸ひずみゲージの配線を、第2起歪体
の筒状部に取付けられた端子板に一旦接続し、この端子
板を経て第1起歪体に貫通した透孔を通して外部へ引き
出すように構成したことを特徴とする請求項1に記載の
3分力計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3339585A JP3060259B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | 3分力計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3339585A JP3060259B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | 3分力計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05149810A true JPH05149810A (ja) | 1993-06-15 |
JP3060259B2 JP3060259B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=18328871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3339585A Expired - Lifetime JP3060259B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | 3分力計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3060259B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016156800A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 日本精工株式会社 | 力覚センサ |
JP2017129364A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 株式会社スカイワークス | トルクセンサ、トルクセンサユニットおよび貫入試験機 |
CN109540364A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 蚌埠学院 | 旋转三分力传感器 |
-
1991
- 1991-11-30 JP JP3339585A patent/JP3060259B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016156800A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 日本精工株式会社 | 力覚センサ |
JP2017129364A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 株式会社スカイワークス | トルクセンサ、トルクセンサユニットおよび貫入試験機 |
CN109540364A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 蚌埠学院 | 旋转三分力传感器 |
CN109540364B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-04-09 | 蚌埠学院 | 旋转三分力传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3060259B2 (ja) | 2000-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101115418B1 (ko) | 힘센서를 이용한 6축 힘센서 구조 및 그 구조에 의한 힘 및 모멘트 측정방법 | |
US7500406B2 (en) | Multiaxial sensor | |
US11085836B2 (en) | Force sensor that detects at least one of a force in each axial direction and a moment around each axis in an XYZ three-dimensional coordinate system | |
US3866473A (en) | Pressure measuring transducer | |
US5402684A (en) | Multicomponent force and moment measuring arrangement | |
KR101169940B1 (ko) | 힘센서를 이용한 3축 힘센서 구조 및 그 구조에 의한 힘 및 모멘트 측정방법 | |
JPH08122178A (ja) | 複数のせん断ひずみゲージを用いた六軸力センサ | |
US20150160081A1 (en) | Low profile multi-axis load cell | |
WO1999017087A1 (en) | Torsional sensing load cell | |
CN117607489B (zh) | 压阻式加速度传感器的敏感结构及加速度传感器 | |
JPH02163628A (ja) | 測定装置 | |
JPS6095331A (ja) | 力・モ−メントセンサ− | |
JP2650058B2 (ja) | 力検出装置 | |
JPH05149810A (ja) | 3分力計 | |
JPS6315131A (ja) | 多分力検出器およびこれを用いた多分力検出装置 | |
CN111397789A (zh) | 扭力压力感测装置及电动起子 | |
EP3295141B1 (en) | Multi axis load cell body | |
JPH06109755A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JPH04169856A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP2753483B2 (ja) | 自動車走行路面に作用する上下方向力検出用荷重変換器 | |
JP6364637B2 (ja) | 荷重変換器 | |
JPH0450970B2 (ja) | ||
JPH0461289B2 (ja) | ||
JPH05187940A (ja) | 力検出装置とその方法 | |
RU2251670C2 (ru) | Многокомпонентный датчик силовых воздействий |