JPH067076B2 - 荷重検出装置 - Google Patents

荷重検出装置

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JPH067076B2
JPH067076B2 JP23958885A JP23958885A JPH067076B2 JP H067076 B2 JPH067076 B2 JP H067076B2 JP 23958885 A JP23958885 A JP 23958885A JP 23958885 A JP23958885 A JP 23958885A JP H067076 B2 JPH067076 B2 JP H067076B2
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龍二 高田
耕三 小野
浩二郎 緒方
貴巳 草木
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、種々の物体に加わる荷重を検出する荷重検出
装置に関する。
〔発明の背景〕 ある物体又はある物体の特定部分に加わる荷重(力およ
びモーメント)を検出することは、多くの分野において
不可欠のことである。このような荷重を検出する荷重検
出装置として、平行たわみ梁構造又は放射たわみ梁構
造、あるいはその両者から成る優れた荷重検出装置が、
特開昭60−62497号公報により提案されている。この公
報には、前記平行たわみ梁構造、放射たわみ梁構造を用
いた種々の型の荷重検出装置が示されている。そのうち
の1つの型の荷重検出装置を第4図により説明する。
第4図は従来の荷重検出装置の一部破断斜視図である。
図で、X、Y、Zは座標軸を示す。22は柱状体であり、
この柱状体22には張出部22a,22b,22c,22dが形成
され、中心部に貫通孔23があけられるとともに、隣接す
る各張出部間に上記貫通孔23に達する貫通孔を形成する
ことにより薄肉部24a,24a'…………24d,24d'が形成
される。各薄肉部の上下面における根本中央部にはスト
レインゲージ25a〜25h'が設けられている。26a,26
b,26c,26dは各張出部22a,22b,22c,22dにお
いてZ軸方向にあけられた貫通孔であり、これらの貫通
孔26a〜22dにより薄肉部15a,15a'…………15d,15
d'が形成される。これら各薄肉部の根本中央部にはスト
レインゲージ17cが設けられている。対向する張出部22
b,22dの上部は、上部環状部ぴ16aにより連結され、
他の対向する張出部ぴ22a,22cの下部は、下部環状体
16bにより連結されている。そして、上部環状体16aと
張出部22a,22cの上面、および下部環状体16bと張出
部22b,22dの下面との間には相当の隙間を有する。
この構成において、上部環状体16aと下部環状体16bと
の間にZ軸方向の力FZ、X軸、Y軸まわりのモーメント
MX,MYが作要すると、貫通孔23に連通する貫通孔で構成
される十文字状平行たわみ梁構造部分の薄肉部24a,24
a'…………24d,24d'のうちの対応する薄肉部に変形を
生じる。又、上部環状体16aと下部環状体16bとの間に
X軸、Y軸方向の力FX,FY、Z軸まわりのモーメントMZ
が作用すると、各張出部に形成された平行たわみ梁構造
部の導内部15a,15a'…………15d,15d'のうちの対応
する薄肉部に変化を生じる。これらの変形は該当部分の
ストレインゲージにより検出され、各ストレインゲージ
で適宜のブリツジ回路を構成することにより、上記各力
およびモーメントが検出される。各薄肉部の変形やブリ
ツジ回路等については前記公開公報に詳述されている。
結局、この荷重検出装置は、X軸、Y軸およびZ軸方向
に作用する力、ならびにX軸、Y軸およびZ軸まわりに
作用するモーメントの6つの荷重成分を検出することが
できる。
ところで、平行たわみ梁構造、放射たわみ梁構造を用い
た上記のような荷重検出装置においては、当然ながらよ
り大きな出力感度が要求される。そして、出力感度を上
げるためには、定格荷重作用時の平行たわみ梁構造、放
射たわみ梁構造の応力をできるだけ大きくする必要があ
る。ところが、このように応力を大きくした場合、もし
一定限度を超える過荷重、例えば定格荷重の何倍かの大
きな荷重が作用すると、たわみ梁における応力値が過大
になり、その部分に塑性変形を生じるか又は破損してし
まう。そして、このような過大な荷重の作用は、実際に
検出対象荷重が過大となる以外に、荷重検出装置を取付
けた機械、装置の誤操作や、荷重検出装置自体を落す等
の取扱い上の誤り等によつても発生するものである。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、過大な荷重が作用しても性能劣化や破
損を防止することができる荷重検出装置を提供するにあ
る。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するため、本発明は、たわみ部を有す
る剛体ブロツクと、この剛体ブロツクの異なる所定個所
に連結される2つの剛体とで構成され、これら2つの剛
体部間に作用する荷重を検出する荷重検出装置におい
て、2つの剛体部の少なくとも1つ、および剛体ブロツ
クにおける前記所定個所以外のうちの一方に突出部材を
固定し、他方に穴を形成し、突出部材を穴に挿入し、突
出部材と穴の内壁との間に所定の間隙を作り、前記荷重
が定格荷重を超えるある値以上の過荷重であるとき、突
出部材と穴の内壁とが接触するようにしたことを特徴と
する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る荷重検出装置の斜視図で
ある。図で、第4図に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。30a,30cはそれぞれ張出部
22a,22cと上部環状体16aとの間で構成されるストツ
パ、30b,30d(図示されていない)はそれぞれ張出部
22b,22dと下部環状体16bとの間で構成されるストツ
パである。各ストツパ30a,30b,30c,30dの構成は
同じであるので、以下、ストツパ30aの構成についての
み説明する。
31aは張出部22aに形成されたピン固定部である。この
ピン固定部31aは、薄肉部15a,15a'と上部環状体16a
に対面する部分との間に、上部環状体16aとほぼ同一高
さに形成されている。32aは上部環状体16aにおいて、
ピン固定部31aに対向する部分に形成された貫通穴であ
る。33aはピン固定部31aに固定されたピンであり、貫
通穴32aに挿通されている。このようなストツパ30aの
構成は第2図に、より詳細に示されている。
第2図は第1図に示すストツパ30a部分の断面図であ
る。図で、第1図に示す部分と同一部分には同一符号が
付されている。ピン33aは貫通穴32aを通してピン固定
部31aに適宜な手段、例えば圧入等の手段により固定さ
れる。ピン33aと貫通穴32aの内壁との間には定められ
たクリアランスgが存在せしめられる。
今、上部環状体16aに第1,2図でZ軸方向下向きの力
FZが作用すると、この力FZは張出部22b,22dを介して
柱状体22に作用する。このため、各薄肉部24a,24a'…
………24d,24d'にはこの力に応じた変形が生じる。こ
の変形は各薄肉部のストレインゲージ(図示されていな
い)により検出され、これらストレインゲージで構成さ
れるブリツジ回路により力FZに比例した信号を得ること
ができる。この動作中、上部環状体16aは柱状体22の各
薄肉部の変形により、図で下方に変位する。このため、
ピン33aと貫通穴32aの上部内壁との間のクリアランス
gは小さくなり、下部内壁とのクリアランスgは大きく
なる。
ところで、何等かの原因により上部環状体16aに過大な
下向きの力FZが作用すると、上部環状体16aの変位量は
極めて大きくなり、ピン33aと貫通穴32aの上部内壁と
のクリアランスgは0となり、両者は当接する。一方、
ピン固定部31aが形成される張出部22aは下部環状体16
bに連結されているので、上部環状体16aをそれ以上変
位させようとする力、即ち柱状体22の各薄肉部をそれ以
上変形させようとする力は、ピン33a、ピン固定部31
a、張出部22aを介して下部環状体16bに伝達される。
他のストツパ30b,30c,32dにも同様の動作が生じ
る。この結果、上部環状体16aに過大な力FZが加えられ
ても、柱状体22aの各薄肉部は所定量以上の変形はせ
ず、塑性変形や破損を生じることはなく、完全に保護さ
れる。この場合、図で上下のクリアランスgは、荷重が
全く作用していない状態において(この状態で上下のク
リアランスgの値は等しい)、定格値の力FZが作用した
場合に生じる上部環状体16aの変位量の所定倍に選定さ
れる。この倍数値は主として薄肉部の特性に基づいて定
められる。
上記の説明では、力FZが作用した場合について述べた
が、力FX,FY、モーメントMX,MY,MZが作用した場合
も、上記に準じた動作により各薄肉部が保護される。各
荷重に対する保護機能を有するストツパをまとめると次
のようになる。即ち、力FXに対してはストツパ30a,30
c、力FYに対してはストツパ30b,30d、力FZに対して
はストツパ30a,30b,30c,30d、モーメントMXに対
してはストツパ30a,30c、モーメントMYに対してはス
トツパ30b,30d、モーメントMZに対してはストツパ30
a,30b,30c,30dがそれぞれ保護機能を発揮する。
このように、本実施例では、各張出部と上下の環状体と
の間にストツパを構成したので、定格荷重の所定倍以上
の荷重が作用しても各薄肉部にはそれ以上の荷重が作用
せず、過大な荷重による薄肉部の塑性変形や破損を防止
することができる。又、ピン固定部の固定穴と貫通穴は
同心の穴であるので加工が容易である。
第3図は本発明の他の実施例に係る荷重検出装置の一部
の断面図である。図で、第1図および第2図に示す部分
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。第3
図は第2図に示す部分と同じ部分の断面図である。本実
施例はさきの実施例に対して、上部環状体16a、下部環
状体16bおよびストツパの構成において相違する。上部
環状体16は下部16a1と上部16a2に分割される。42a1は下
部16a1における張出部22aと対向する個所に形成された
円筒形の穴、42a2は穴42a1と連通する穴である。43a1
張出部22aに固定されたピン、43a2はピン43a1の頭部の
フランジ部である。ピン43a1は穴42a2に挿通され、又、
フランジ部43a2は穴42a1内に位置せしめられる。フラン
ジ部43a2を有するピン43a1が図示の状態で張出部22aに
固定された後、上部環状体16aの上部16a2が下部16a1
ボルト(図示されていない)で固定される。この状態に
おいて、フランジ部43a2の下面と穴42a1の底面、および
フランジ部43a2の上面と上部16a2の下面との間にそれぞ
れクリアランスgが存在せしめられる。下部環状体16b
も同様に上部16b1と下部16b2とに分割され、ストツパ40
b,40d(図示されていない)のフランジ部付ピンが固
定された後、ボルト44により下部16b2を上部16b1に固定
する。
本実施例の動作はさきの実施例の動作に準じる。即ち、
例えば力FZが上部環状体16aに作用すると、フランジ部
43a2の上面と上部16a2の下面との間のクリアランスgが
減少する。そして、より大きな力FZが作用すると、上記
クリアランスgは0となりフランジ部43a2の上面と上部
16a2の下面とが接触し、それ以上の力FZは各薄肉部を介
することなく、直接下部環状体16bに伝達される。他の
荷重に対してもこれに準じて作動し、又、作動するスト
ツパについてもさきの実施例に準じる。
このように、本実施例では、各張出部と上下の環状体と
の間にストツパを構成したので、さきの実施例と同じ効
果を奏するばかりでなく、ピンにフランジ部を設けるこ
とによりクリアランスを容易に調整することができる。
なお、上記実施例の説明では、X軸、Y軸、Z軸のそれ
ぞれについての力およびモーメントを検出する荷重検出
装置を例示して説明したが、これに限ることはなく、剛
体ブロツク内に薄肉部を有するものであれば適用可能で
ある。又、ストツパの数は検出対象荷重に対応して定め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る荷重検出装置の一部破断
斜視図、第2図は第1図に示すストツパ部分の断面図、
第3図は本発明の他の実施例に係る荷重検出装置のスト
ツパ部分の断面図、第4図は従来の荷重検出装置の一部
破断斜視図である。 15a〜15d',24a〜24d'……薄肉部、16a……上部環状
体、16b……下部環状体、22……柱状体、22a〜22d…
…張出部、30a〜30d,40a……ストツパ、31a……ピ
ン固定部、32a……貫通穴、33a,43a1……ピン、42
a1,42a2……穴、43a2……フランジ部。
フロントページの続き (72)発明者 草木 貴巳 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭61−57825(JP,A) 特開 昭60−62497(JP,A) 特開 昭58−8863(JP,A) 実開 昭61−193344(JP,U) 特公 昭45−76199(JP,B1)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】たわみ部を有する剛体ブロツクと、この剛
    体ブロツクの異なる所定個所で連結される2つの剛体と
    で構成され、これら2つの剛体部間に作用する荷重を検
    出する荷重検出装置において、前記2つの剛体部の少な
    くとも1つおよび前記剛体ブロツクの前記所定個所以外
    の個所のうちの一方に固定された突出部材、およびその
    他方に形成され前記突出部材が所定の間隙を有して挿入
    される穴を設けたことを特徴とする荷重検出装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記剛体
    ブロツクは、ほぼ十文字状を形成する2組の張出部と備
    えていることを特徴のする荷重検出装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項において、前記各組
    の張出部は、それぞれ前記2つの剛体部の一方および他
    方に連結されていることを特徴とする荷重出装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項において、前記突出
    部材は、ピンであることを特徴とする荷重検出装置。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項において、前記突出
    部材は、フランジ付ピンであることを特徴とする荷重検
    出装置。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項において、前記所定
    の間隙は、前記荷重が定格値を超える定められた値以上
    であるとき前記突出部材と前記穴との接触が生じるよう
    な寸法に設定されていることを特徴とする荷重検出装
    置。
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JP2007315878A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Mitsubishi Electric Corp 多軸力覚センサ
EP3460437B1 (fr) * 2017-09-25 2021-10-27 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Dispositif d'etalonnage dynamique de couple et/ou force

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