JPH07128157A - Load converter - Google Patents
Load converterInfo
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- JPH07128157A JPH07128157A JP29730193A JP29730193A JPH07128157A JP H07128157 A JPH07128157 A JP H07128157A JP 29730193 A JP29730193 A JP 29730193A JP 29730193 A JP29730193 A JP 29730193A JP H07128157 A JPH07128157 A JP H07128157A
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- converter
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば物品の重量等
の荷重に基づく特定方向の力を電気信号に変換するため
に使用する荷重変換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load converter used for converting a force in a specific direction based on a load such as the weight of an article into an electric signal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の荷重変換器の一例を図６（ａ）、
（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）において、１は、荷
重変換器本体である。この荷重変換器本体１は、縦方向
の寸法がＢである長方形で且つ適宜なる厚みＡを有する
板状であり、中央部に略長方形の穴部１ａを有してい
る。この荷重変換器本体１の左右の各辺を構成している
のが一対の剛体部２、３であり、上下の各辺を構成して
いるのが一対のビーム４、５である。ビーム４、５は、
剛体部２、３より肉厚が薄く、荷重により変形して起歪
部として機能する。そして、各ビーム４、５の各両端部
近傍の外側面には、歪みゲージ６、７、８、９を設けて
ある。これら歪みゲージ６〜９は、図７に示すように、
ブリッジ結線されている。このように構成された荷重変
換器は、剛体部２が支持固定され、剛体部３に上皿（図
示せず）が設けられる。そして、上皿に物品が載置され
て、剛体部３に沿う方向（同図の上下方向）に荷重Ｗが
印加されると変形し、印加荷重に応じた電気信号を出力
する。2. Description of the Related Art An example of a conventional load converter is shown in FIG.
It shows in (b). In FIGS. 6A and 6B, 1 is a load converter main body. The load converter main body 1 is a rectangular plate having a vertical dimension of B and an appropriate thickness A, and has a substantially rectangular hole 1a at the center. The left and right sides of the load converter main body 1 are constituted by a pair of rigid body portions 2 and 3, and the upper and lower sides are constituted by a pair of beams 4 and 5. Beams 4 and 5
It is thinner than the rigid body portions 2 and 3, and is deformed by a load to function as a strain generating portion. Further, strain gauges 6, 7, 8 and 9 are provided on the outer side surfaces near the respective ends of the beams 4 and 5. These strain gauges 6 to 9 are, as shown in FIG.
Bridged. In the load converter thus configured, the rigid body portion 2 is supported and fixed, and the rigid body portion 3 is provided with the upper plate (not shown). Then, the article is placed on the upper plate and is deformed when the load W is applied in the direction along the rigid body portion 3 (the vertical direction in the drawing), and an electric signal corresponding to the applied load is output.
【０００３】しかし、この荷重変換器は、その原理上の
理由により次のような問題を生じる。即ち、荷重印加位
置（印加点）がビーム４に沿う方向に移動して、図６
（ａ）に示すＷa 、Ｗb 等の位置となった場合には、歪
みゲージ６〜９のブリッジ出力には大きな誤差は生じな
いが、図６（ｂ）に示すように、ビーム４、５で形成さ
れる平面に垂直方向に移動して、Ｗx 、Ｗy 等の位置と
なった場合には、回転モーメントが発生し、この回転モ
ーメントに起因して大きな誤差を生じる。However, this load converter has the following problems due to its principle. That is, the load application position (application point) moves in the direction along the beam 4,
At the positions of W a , W b, etc. shown in (a), a large error does not occur in the bridge outputs of the strain gauges 6 to 9, but as shown in FIG. When it moves in the direction perpendicular to the plane formed by 5 and reaches the position of W x , W y, etc., a rotation moment is generated, and this rotation moment causes a large error.
【０００４】そこで、回転モーメントが発生しても大き
な誤差を生じない荷重変換器が発明された（特公昭61-1
9928号公報参照）。この荷重変換器は、図８（ａ）、
（ｂ）に示すように、図６（ａ）、（ｂ）に示す荷重変
換器において、一対のビーム４、５の各中央部を連結す
る鉛直ビーム１０を設けてあり、歪みゲージ６〜９をビ
ーム４、５の外側面に設ける代わりに、歪みゲージ１１
〜１４を鉛直ビーム１０の一方の面に設けてある。Therefore, a load converter has been invented which does not cause a large error even when a rotational moment is generated (Japanese Patent Publication No. 61-1).
(See Japanese Patent No. 9928). This load converter is shown in FIG.
As shown in FIG. 6B, in the load converter shown in FIGS. 6A and 6B, a vertical beam 10 that connects the central portions of the pair of beams 4 and 5 is provided, and strain gauges 6 to 9 are provided. Instead of providing the outer surfaces of the beams 4 and 5, the strain gauge 11
˜14 are provided on one surface of the vertical beam 10.
【０００５】この荷重変換器は、荷重が印加されると、
図１０に誇張して示すように変形し、印加荷重に応じた
電気信号を出力する。この場合、印加荷重がＷx 、Ｗy
等の位置となって印加荷重に回転モーメントが混在して
も、歪みゲージ１１〜１４の出力（図９参照）には回転
モーメントの影響は殆ど生じない。なぜなら、一対のビ
ーム４、５の中点を中心とする捩じれ変形（回転モーメ
ント）が生じても、ビーム４、５相互間の間隔、平行性
に大きな影響が生じることがなく、従って、これら一対
のビーム４、５を連結する鉛直ビーム１０には回転モー
メントによる影響が少ないからである。This load converter, when a load is applied,
It deforms as shown exaggeratedly in FIG. 10 and outputs an electric signal according to the applied load. In this case, the applied load is W x , W y
Even if the rotational moment is mixed in the applied load at such positions, the output of the strain gauges 11 to 14 (see FIG. 9) is hardly affected by the rotational moment. This is because, even if the torsional deformation (rotational moment) about the midpoint of the pair of beams 4 and 5 occurs, the distance between the beams 4 and 5 and the parallelism do not have a great influence. This is because the vertical beam 10 connecting the beams 4 and 5 is less affected by the rotation moment.
【０００６】ただし、図８（ａ）、（ｂ）に示す荷重変
換器では、ビーム４、５の捩じれ変形が、鉛直ビーム１
０とビーム４、５との連結部を介して鉛直ビーム１０に
伝わり、これによって少しではあるが回転モーメントよ
る影響を受ける。この問題点を解決する荷重変換器が同
公報に掲載されている。この荷重変換器は、図１１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、鉛直ビーム１５
とビーム１６、１７との上下の各連結部に溝１８、１９
を設けてあり、この溝１８、１９によってビーム１６、
１７の捩じれが鉛直ビーム１５に伝わらないようにして
いる。However, in the load converter shown in FIGS. 8A and 8B, the torsional deformation of the beams 4 and 5 is caused by the vertical beam 1.
It is transmitted to the vertical beam 10 via the connection between 0 and the beams 4, 5 and is thereby influenced by the rotational moment, albeit a little. A load converter that solves this problem is disclosed in the publication. This load converter is shown in FIG.
As shown in (a), (b), and (c), the vertical beam 15
Grooves 18 and 19 at upper and lower connecting portions of the beam and the beams 16 and 17, respectively.
Is provided, and the grooves 16, 19 allow the beam 16,
The twist of 17 is prevented from being transmitted to the vertical beam 15.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示す荷
重変換器では、荷重方向に沿う鉛直ビーム１０を設けた
構成であるので、図６に示す荷重変換器と比較して、荷
重Ｗによる曲げ方向の力（曲げモーメント）に対して剛
性が大きくなっている。一方、荷重を電気信号として読
み取ることができるようにするには、荷重変換器に所定
の荷重Ｗ1 が掛かったときに、歪みゲージ１１〜１４の
ブリッジ出力が所定以上である必要があり、その為に、
図８（ｂ）に示す荷重変換器本体２０の幅Ａ（約１５ｍ
ｍ）を図６（ｂ）に示す荷重変換器本体１の幅Ａ（約２
３ｍｍ）よりも短くして、荷重Ｗによる曲げ方向の力に
対する剛性を小さくし、図６に示すものと同等程度にし
てある。なお、図６及び図８に示す荷重変換器の縦の長
さＢは、いずれも約５０ｍｍである。However, since the load converter shown in FIG. 8 has the structure in which the vertical beam 10 is provided along the load direction, it is different from the load converter shown in FIG. The rigidity is large with respect to the bending force (bending moment). On the other hand, in order to be able to read the load as an electric signal, it is necessary that the bridge outputs of the strain gauges 11 to 14 be equal to or more than a predetermined value when a predetermined load W 1 is applied to the load converter. In order to
The width A of the load converter main body 20 shown in FIG.
m) shows the width A of the load converter main body 1 shown in FIG.
3 mm) to reduce the rigidity against the force in the bending direction due to the load W, which is about the same as that shown in FIG. The vertical length B of each of the load converters shown in FIGS. 6 and 8 is about 50 mm.
【０００８】その結果、図８の荷重変換器では、図８
（ｂ）に示す荷重Ｗがｘ又はｙ方向にずれたときに生じ
る捩じれに対する剛性も小さくなる。しかし、この捩じ
れに対する剛性が小さくなると、荷重変換器の捩じれ振
動が持続することとなり、荷重変換器のブリッジ出力の
指示が安定するまでの時間が図６に示す荷重変換器より
も長くかかるという問題がある。つまり、図８の荷重変
換器は、例えば荷重Ｗxが掛かり、捩じりモーメントが
生じた場合でも、測定誤差を小さくすることができる
が、この捩じりモーメントによって捩じり振動が持続
し、測定時間が長くかかるという不具合が生じる。As a result, the load converter of FIG.
The rigidity against the twist that occurs when the load W shown in (b) shifts in the x or y direction also becomes small. However, when the rigidity against the twist becomes small, the torsional vibration of the load converter continues, and it takes longer than the load converter shown in FIG. 6 until the bridge output instruction of the load converter becomes stable. There is. That is, the load converter of FIG. 8 can reduce the measurement error even when a load W x is applied and a twisting moment is generated, but this twisting moment causes the torsional vibration to continue. However, there is a problem that the measurement time is long.
【０００９】そして、図１１に示す荷重変換器では、鉛
直ビーム１５に溝１８、１９を設けたことによって、捩
じりモーメントによる測定誤差を図８の荷重変換器より
も小さくすることができるが、溝１８、１９を設けたこ
とによって、捩じれに対する剛性が図８のものよりも小
さくなり、これによって、捩じり振動が図８に示す荷重
変換器よりも更に長く持続するという問題がある。In the load converter shown in FIG. 11, since the vertical beam 15 is provided with the grooves 18 and 19, the measurement error due to the torsional moment can be made smaller than that of the load converter shown in FIG. The provision of the grooves 18 and 19 makes the rigidity against torsion smaller than that of FIG. 8, which causes the problem that the torsional vibration lasts longer than that of the load transducer shown in FIG.
【００１０】なお、図１１に示す荷重変換器は、鉛直ビ
ーム１５に溝１８、１９を設けてあるが、鉛直ビーム１
５の横幅Ｄが荷重変換器本体２１の横幅Ａと同一となっ
ているので、この溝１８、１９を設けたことによっては
この鉛直ビーム１５自体の剛性を小さくすることができ
ない。従って、鉛直ビーム１５（荷重変換器本体２１）
の曲げモーメントに対する剛性を小さくする為には、図
８の荷重変換器と同様に、荷重変換器本体２１の横幅Ａ
を、鉛直ビーム１５を設けていない荷重変換器本体（図
示せず）の横幅Ａよりも狭くする必要がある。その結
果、この点でも図６の荷重変換器と比較して捩じり振動
が更に持続するという問題がある。In the load converter shown in FIG. 11, the vertical beam 15 is provided with the grooves 18 and 19.
Since the lateral width D of 5 is the same as the lateral width A of the load converter main body 21, the rigidity of the vertical beam 15 itself cannot be reduced by providing the grooves 18 and 19. Therefore, the vertical beam 15 (load converter main body 21)
In order to reduce the rigidity with respect to the bending moment, the lateral width A of the load converter main body 21 is the same as that of the load converter of FIG.
Needs to be narrower than the lateral width A of the load converter main body (not shown) in which the vertical beam 15 is not provided. As a result, also in this point, there is a problem that the torsional vibration is further sustained as compared with the load converter of FIG.
【００１１】本発明は、捩じりモーメントを発生する荷
重が掛かった場合でも、捩じりモーメントに基づく測定
誤差を含まず、しかも捩じりモーメントに基づく捩じり
振動を抑制することができる荷重変換器を提供すること
を目的とする。According to the present invention, even when a load for generating a torsion moment is applied, a measurement error due to the torsion moment is not included and the torsional vibration due to the torsion moment can be suppressed. An object is to provide a load converter.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、支持固定され
る固定部と、該固定部と間隔を隔てて設けてあり荷重が
印加される荷重受部と、互いに間隔を隔てて平行して配
置され夫々の一方の端部が上記固定部と結合し夫々の他
方の端部が上記荷重受部と結合して上記固定部と上記荷
重受部とを連結する第１ビーム及び第２ビームと、一方
の端部が第１ビームの中間部と結合すると共に、他方の
端部が第２ビームの中間部と結合し上記荷重受部に印加
された荷重によって変形する起歪部と、該起歪部に設け
た歪みゲージと、を具備する荷重変換器において、上記
荷重受部に印加された荷重に含まれている第１及び第２
ビームを捩じる方向に働く力に対抗するように第１及び
第２ビームのうち少なくとも一方のビームの、第１ビー
ムと第２ビームが通る平面に対して垂直方向の幅寸法を
長くすると共に、上記荷重受部に印加された荷重によっ
て上記起歪部に適切な歪みが生じるように上記起歪部の
上記垂直方向の寸法を上記幅広に形成したビームの上記
垂直方向の寸法よりも短くしたことを特徴とするもので
ある。According to the present invention, a fixed portion that is supported and fixed, a load receiving portion that is provided at a distance from the fixed portion and to which a load is applied, are parallel to each other at a distance. A first beam and a second beam that are arranged and have one end coupled to the fixed portion and the other end coupled to the load receiving portion to couple the fixed portion and the load receiving portion. A strain-flexing portion, one end portion of which is coupled to an intermediate portion of the first beam and the other end portion of which is coupled to an intermediate portion of the second beam and which is deformed by a load applied to the load receiving portion; In a load converter including a strain gauge provided in the strain portion, the first and second loads included in the load applied to the load receiving portion.
The width dimension of at least one of the first and second beams is increased in a direction perpendicular to a plane through which the first beam and the second beam pass so as to counteract a force acting in a direction of twisting the beam. , The vertical dimension of the strain generating section is made shorter than the vertical dimension of the wide beam so that an appropriate strain is generated in the strain generating section due to the load applied to the load receiving section. It is characterized by that.
【００１３】[0013]
【作用】この発明によると、第１ビーム及び第２ビーム
のうち少なくとも一方のビームの、第１ビームと第２ビ
ームが通る平面に対して垂直方向の寸法を広く形成して
あるので、第１ビームと第２ビームと平行し、かつ第１
ビームと第２ビームの間を通る直線を中心とする捩じり
モーメントに対する剛性を大きくすることができる。そ
して、起歪部の上記垂直方向の寸法を、幅広に形成した
ビームの上記垂直方向の寸法よりも短く形成してあるの
で、荷重受部に印加される荷重によって発生する曲げモ
ーメントに対するこの荷重変換器（起歪部）の剛性を小
さくすることができる。According to the present invention, at least one of the first beam and the second beam is formed to have a large dimension in the direction perpendicular to the plane through which the first beam and the second beam pass. Parallel to the beam and the second beam, and the first
It is possible to increase the rigidity with respect to the torsional moment about the straight line passing between the beam and the second beam. Since the vertical dimension of the strain-flexing portion is formed to be shorter than the vertical dimension of the wide beam, this load conversion with respect to the bending moment generated by the load applied to the load receiving portion is performed. It is possible to reduce the rigidity of the container (strain element).
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図３を参照し
て説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、３
０は荷重変換器本体である。荷重変換器本体３０は、図
１（ａ）に示すように、側面形状が長方形（例えば縦Ｂ
≒５０ｍｍ、横１４０ｍｍ）であり、所定の厚みＡ（例
えば厚みＡ≒３０ｍｍ）を有する部材であって、略中央
部に同形状の２つの円孔（例えば直径４０ｍｍ）３７、
３８を互いに接近させて形成してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a), (b), (c), 3
Reference numeral 0 is the load converter main body. As shown in FIG. 1A, the load converter main body 30 has a rectangular side surface (for example, vertical B).
≅50 mm, width 140 mm), a member having a predetermined thickness A (for example, thickness A≅30 mm), and two circular holes (for example, diameter 40 mm) 37 of the same shape in the substantially central portion,
38 are formed close to each other.
【００１５】図１（ａ）に示す荷重変換器の左側面に沿
う部分が固定部３１であり、この固定部３１が例えば計
量器本体３２に固定されて支持される。そして、荷重変
換器の右側面に沿う部分が荷重受部３３であり、この荷
重受部３３に例えば載台（図示せず）が設けられる。ま
た、荷重変換器の上側面に沿う部分が第１ビーム３４で
あり、下側面に沿う部分が第２ビーム３５である。更
に、第１及び第２ビーム３４、３５の各中間部に両端部
が夫々一体に結合されているものが起歪部３６である。
なお、第１及び第２ビーム３４、３５の肉厚の最も薄い
部分（図１（ａ）の肉厚Ｃ）、及び起歪部３６の肉厚の
最も薄い部分（図１（ａ）の左右の方向の厚み）は、荷
重受部３３及び固定部３１の肉厚（図１（ａ）の左右の
方向の厚み）よりも薄く形成してあり、これによって、
荷重受部３３に荷重が印加されたとき、この荷重変換器
本体３０は、図１０に示すものと同様に変形する。図３
は、変形した起歪部３６の拡大側面図である。The portion along the left side surface of the load converter shown in FIG. 1 (a) is a fixed portion 31, and this fixed portion 31 is fixed to and supported by, for example, a measuring device main body 32. The portion along the right side surface of the load converter is the load receiving portion 33, and the load receiving portion 33 is provided with, for example, a mount (not shown). The portion along the upper side surface of the load converter is the first beam 34, and the portion along the lower side surface is the second beam 35. Further, the strain generating portion 36 is one in which both ends are integrally coupled to the respective intermediate portions of the first and second beams 34, 35.
The thinnest portion of the first and second beams 34 and 35 (thickness C in FIG. 1A) and the thinnest portion of the strain generating portion 36 (right and left in FIG. 1A). Is smaller than the thickness of the load receiving portion 33 and the fixed portion 31 (thickness in the left-right direction of FIG. 1A), and
When a load is applied to the load receiving portion 33, the load converter main body 30 is deformed similarly to that shown in FIG. Figure 3
[Fig. 4] is an enlarged side view of the deformed strain generating portion 36.
【００１６】この荷重変換器本体３０と図８（ａ）、
（ｂ）に示す従来の荷重変換器本体２０とを比較する
と、この荷重変換器本体３０の幅寸法Ａ（≒３０ｍｍ）
は、図８（ｂ）に示す荷重変換器本体２０の幅寸法Ａ
（≒１５ｍｍ）の約２倍である。そして、図１（ｂ）の
Ｅ−Ｅ断面図に示すように、起歪部３６の幅寸法Ｆ（≒
１２ｍｍ）（図１（ｂ）の左右方向の寸法）は、荷重変
換器本体２０の鉛直ビーム１０の幅寸法Ｄ（≒１５ｍ
ｍ）よりも短く、しかも、この幅寸法Ｆ（≒１２ｍｍ）
は、この荷重変換器本体３０の幅寸法Ａ（≒３０ｍｍ）
よりも小さく形成してある。具体的には、この２つの幅
寸法の比Ｆ／Ａは、約２／５である。This load converter main body 30 and FIG.
Comparing with the conventional load converter main body 20 shown in (b), the width A of the load converter main body 30 (≈30 mm)
Is the width dimension A of the load converter main body 20 shown in FIG.
It is about twice as large as (≈15 mm). Then, as shown in the EE sectional view of FIG. 1B, the width dimension F (≈
12 mm) (the dimension in the left-right direction in FIG. 1B) is the width dimension D (≈15 m) of the vertical beam 10 of the load converter main body 20.
m), and this width dimension F (≈12 mm)
Is the width A of the load converter body 30 (≈30 mm)
It is formed smaller than Specifically, the ratio F / A of the two width dimensions is about 2/5.
【００１７】また、図１（ａ）に示すように、起歪部３
６の円孔３７、３８に臨む面の上下両端部の各箇所に
は、歪みゲージ３９、４０、４１、４２を１枚ずつ合計
４枚貼着してある。これら歪みゲージ３９〜４２は、図
２に示すように、ブリッジ結線してある。Further, as shown in FIG. 1A, the strain generating portion 3
Four strain gauges 39, 40, 41 and 42 are attached to the respective upper and lower end portions of the surface facing the circular holes 37 and 38 of 6 in total. These strain gauges 39 to 42 are bridge-connected as shown in FIG.
【００１８】上記のように構成した荷重変換器は、図１
（ａ）、（ｂ）に示すように、荷重受部３３に荷重Ｗが
印加したとき、図１０に示す従来の荷重変換器本体２０
と同様に第１及び第２ビーム３４、３５が変形すると共
に、図３に誇張して示すように起歪部３６も変形し、印
加荷重Ｗに応じた適切な大きさの電気信号を得ることが
できる。このように、印加荷重Ｗに応じた適切な大きさ
の電気信号を得ることができる理由を次に説明する。第
１及び第２ビーム３４、３５の幅寸法Ａ（≒３０ｍｍ）
を従来の荷重変換器本体２０の幅寸法Ａ（≒１５ｍｍ）
よりも大きくしたことにより曲げモーメント（図１
（ａ）の時計方向）に対する剛性がその分だけ大きくな
っており、適切な大きさの測定信号（ブリッジ出力）を
得るにはこの増加した分の剛性を小さくする必要があ
る。そこで、起歪部３６の幅寸法Ｆ（≒１２ｍｍ）を従
来の鉛直ビーム１０の幅寸法Ｄ（≒１５ｍｍ）よりも短
く形成し、起歪部３６が従来の鉛直ビーム１０、１５と
同程度に変形して、従来と同程度の大きさの測定信号が
得られるようにしている。なお、荷重変換器本体３０の
曲げ剛性を低減する方法としては、主に、起歪部３６の
幅寸法Ｆを短くすることが有効であるが、寸法Ｆを短く
すると共に、第１及び第２ビーム３４、３５の肉厚を許
容範囲内で薄くすることも有効である。The load converter configured as described above is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), when a load W is applied to the load receiving portion 33, the conventional load converter body 20 shown in FIG.
Similarly to the first and second beams 34 and 35 are deformed, the strain-flexing portion 36 is also deformed as shown in an exaggerated manner in FIG. 3, and an electric signal of an appropriate magnitude according to the applied load W is obtained. You can The reason why an electric signal of an appropriate magnitude according to the applied load W can be obtained in this way will be described below. Width A of the first and second beams 34, 35 (≈30 mm)
Is the width A of the conventional load converter main body 20 (≈15 mm)
Bending moment (Fig. 1
The rigidity with respect to (clockwise direction in (a)) is correspondingly increased, and it is necessary to reduce the increased rigidity in order to obtain a measurement signal (bridge output) of an appropriate size. Therefore, the width dimension F (≈12 mm) of the strain generating section 36 is made shorter than the width dimension D (≈15 mm) of the conventional vertical beam 10 so that the strain generating section 36 is made to have the same extent as the conventional vertical beams 10 and 15. It is modified so that a measurement signal having a magnitude comparable to the conventional one can be obtained. In addition, as a method of reducing the bending rigidity of the load converter main body 30, it is effective to shorten the width dimension F of the strain-flexing portion 36, but the dimension F is shortened, and the first and second dimensions are reduced. It is also effective to reduce the thickness of the beams 34 and 35 within an allowable range.
【００１９】次に、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、
荷重変換器本体３０の中心位置からずれた位置に荷重Ｗ
a を印加した場合について説明する。結論を言えば、こ
の荷重変換器によると、図８及び図１１に示す従来の荷
重変換器よりも短時間で、しかも、図８及び図１１の従
来の荷重変換器と同様に捩じりモーメントに基づく誤差
を殆ど含まない測定信号を得ることができる。即ち、荷
重Ｗa と対応する測定信号を得ることができる。なお、
荷重Ｗa は、図１（ｂ）に示す荷重変換器本体３０の中
心から左側に寄った位置に印加したが、その中心から右
側に寄った位置に印加した場合も同様に短時間で正確に
測定することができ、その詳細な説明は省略する。Next, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b),
The load W is placed at a position deviated from the center position of the load converter body 30.
The case where a is applied will be described. In conclusion, according to this load converter, the twisting moment is shorter than that of the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11, and moreover, similar to the conventional load converter of FIGS. 8 and 11. It is possible to obtain a measurement signal containing almost no error due to That is, a measurement signal corresponding to the load W a can be obtained. In addition,
The load W a was applied to the position closer to the left side from the center of the load converter body 30 shown in FIG. 1B, but when applied to the position closer to the right side from the center, the load W a can be accurately measured in a short time. It can be measured and its detailed description is omitted.
【００２０】そこでまず、荷重Ｗa を従来よりも短時間
で測定することができる理由について説明する。荷重Ｗ
a は、図１（ａ）から見て荷重変換器本体３０に固定部
３１を中心として時計方向の曲げモーメントを付与する
と共に、図１（ｂ）から見て反時計方向の捩じりモーメ
ントを付与する。しかし、この荷重変換器本体３０は、
その幅寸法Ａを従来の荷重変換器本体２０、２１の幅寸
法Ａよりも約２倍長く形成してあるので、捩じりモーメ
ントに対する剛性が従来の荷重変換器本体２０、２１よ
りも大きく、これによって、荷重変換器の捩じり振動の
固有振動数を高くすることができる。即ち、荷重Ｗa に
基づく測定信号の応答性を高めることができるので、測
定時間を図８及び図１１に示す従来の荷重変換器よりも
短縮することができるからである。因みに、この実施例
の荷重変換器本体３０と従来の荷重変換器本体２０の固
有振動数の比が概略１．５であり、従って、荷重変換器
本体３０の捩じり振動周期は、従来の荷重変換器本体２
０の捩じり振動周期の約１／１．５である。このよう
に、振動周期を約１／１．５に短くすることができるこ
とによって、歪みゲージ３９〜４２の出力信号を処理す
る例えばデジタルフィルタにその出力信号が早期に入力
し、その結果、測定時間を従来よりも短縮することがで
きる。Therefore, first, the reason why the load W a can be measured in a shorter time than before will be described. Load W
a applies a bending moment in the clockwise direction around the fixing portion 31 to the load converter main body 30 as seen in FIG. 1A, and a counterclockwise torsion moment as seen in FIG. 1B. Give. However, this load converter main body 30
Since the width dimension A is formed to be about twice as long as the width dimension A of the conventional load converter bodies 20 and 21, the rigidity with respect to the torsion moment is larger than that of the conventional load transducer bodies 20 and 21. Thereby, the natural frequency of the torsional vibration of the load converter can be increased. That is, since the response of the measurement signal based on the load W a can be improved, the measurement time can be shortened as compared with the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11. Incidentally, the ratio of the natural frequencies of the load converter main body 30 of this embodiment and the conventional load converter main body 20 is approximately 1.5. Therefore, the torsional vibration cycle of the load converter main body 30 is Load converter main body 2
This is about 1 / 1.5 of the zero torsional vibration period. By thus shortening the vibration period to approximately 1 / 1.5, the output signal is input to a digital filter that processes the output signals of the strain gauges 39 to 42 early, and as a result, the measurement time is increased. Can be shortened compared to the conventional one.
【００２１】なお、従来と同程度の大きさの測定信号を
得ることができ、しかも、捩じりモーメントに基づく捩
じり振動を従来よりも効果的に減衰させることができる
ようにするには、この荷重変換器本体３０の機械構造上
の強度、及びコンパクト性等を勘案すると、起歪部３６
の幅寸法Ｆと荷重変換器本体３０の幅寸法Ｂとの比Ｆ／
Ｂを１／２以下にすることが望ましい。ただし、測定荷
重の大きさ、荷重変換器本体３０の縦、横、厚み、第１
及び第２ビーム３４、３５の肉厚等の各寸法、材質等に
応じてこの比率の適切な値が存在するし、許容測定精
度、目標測定時間に応じて比率Ｆ／Ｂを適切な値に設計
する必要がある。従って、Ｆ／Ｂの比を１／４〜３／４
にすることも可能である。It is to be noted that in order to obtain a measurement signal having a magnitude comparable to that of the conventional one, and yet to more effectively damp the torsional vibration based on the torsional moment than the conventional one. Considering the mechanical structural strength and compactness of the load converter main body 30, the strain-flexing portion 36
Of the width dimension F of the load transducer body 30 to the width dimension B of the load converter body 30 F /
It is desirable that B be 1/2 or less. However, the magnitude of the measured load, the length, the width, the thickness of the load converter main body 30, the first
Also, there is an appropriate value of this ratio according to each dimension such as the thickness of the second beams 34 and 35, the material, etc., and the ratio F / B is set to an appropriate value according to the allowable measurement accuracy and the target measurement time. Need to be designed. Therefore, the F / B ratio should be 1/4 to 3/4.
It is also possible to
【００２２】また、捩じりモーメントに対する剛性を大
きくするには、第１及び第２ビーム３４、３５の肉厚Ｃ
（図１（ａ）参照）を厚くすることも考えられるが、肉
厚Ｃの寸法には或る一定の許容範囲が存在しているの
で、この許容範囲の限界値まで肉厚を厚くしても捩じり
モーメントに対する剛性を有効に高めることはできな
い。この肉厚Ｃの許容範囲が存在する理由は、肉厚Ｃを
増加し過ぎると、第１及び第２ビーム３４、３５の変形
量が小さくなり、起歪部３６の変形量も小さくなり、適
切な大きさの計測信号を得ることができないからであ
る。Further, in order to increase the rigidity with respect to the torsional moment, the wall thickness C of the first and second beams 34 and 35 is increased.
Although it is conceivable to increase the thickness (see FIG. 1 (a)), since there is a certain allowable range in the dimension of the wall thickness C, increase the wall thickness to the limit value of this allowable range. However, the rigidity with respect to the torsional moment cannot be effectively increased. The reason why the allowable range of the wall thickness C exists is that if the wall thickness C is excessively increased, the deformation amount of the first and second beams 34 and 35 becomes small, and the deformation amount of the strain-flexing portion 36 also becomes small. This is because it is not possible to obtain a measurement signal of a large magnitude.
【００２３】次に、従来の荷重変換器と同様に捩じりモ
ーメントに基づく誤差を殆ど含ませないで荷重を測定す
ることができる理由について説明する。この理由は、図
８に示す従来の荷重変換器と同様である。即ち、第１及
び第２ビーム３４、３５に捩じりモーメントが生じて
も、第１及び第２ビーム３４、３５相互間の間隔、平行
性に大きな影響を生じることがなく、従って、これら第
１及び第２ビーム３４、３５を連結する起歪部３６には
捩じりモーメントによる影響が少ないからである。Next, the reason why the load can be measured with almost no error based on the torsional moment as in the conventional load converter will be described. The reason is similar to that of the conventional load converter shown in FIG. That is, even if a torsional moment is generated in the first and second beams 34, 35, the distance between the first and second beams 34, 35 and the parallelism are not significantly affected. This is because the straining portion 36 that connects the first and second beams 34 and 35 is less affected by the twisting moment.
【００２４】第２実施例を図４を参照して説明する。図
４（ａ）に示すように、荷重検出器本体４３は、側面形
状が長方形であり、所定の厚みＡを有する部材であっ
て、略中央部に同形状の２つの四角孔４４、４５を互い
に接近させて形成してある。そして、第１実施例と同様
に、固定部４６、荷重受部４７、第１及び第２ビーム４
８、４９、起歪部５０を有しており、起歪部５０には、
歪みゲージ３９〜４２を貼着してある。なお、起歪部４
６の幅寸法Ｆ（図５（ｂ）参照）と荷重変換器本体３０
の幅寸法Ａの比Ｆ／Ａは、約５／１３である。A second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4 (a), the load detector main body 43 is a member having a rectangular side surface and a predetermined thickness A, and two square holes 44 and 45 of the same shape are formed in the substantially central portion. They are formed close to each other. Then, similarly to the first embodiment, the fixing portion 46, the load receiving portion 47, the first and second beams 4
8 and 49, and the strain-flexing part 50.
Strain gauges 39 to 42 are attached. In addition, the strain generating unit 4
Width F of 6 (see FIG. 5B) and load converter body 30
The ratio F / A of the width dimension A of is about 5/13.
【００２５】この荷重変換器は、第１実施例の荷重変換
器と同様に、図４に示す荷重Ｗa が印加されたとき、図
８及び図１１に示す従来の荷重変換器よりも短時間で、
しかも、図８及び図１１の従来の荷重変換器と同様に捩
じりモーメントに基づく誤差を殆ど含まない測定信号を
得ることができる。Similar to the load converter of the first embodiment, this load converter is shorter than the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11 when the load W a shown in FIG. 4 is applied. so,
Moreover, similar to the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11, it is possible to obtain a measurement signal that hardly includes an error based on the torsion moment.
【００２６】第３実施例を図５を参照して説明する。こ
の荷重変換器は、第１実施例の荷重変換器において、起
歪部３６の上下の各端部に切欠５１、５２を設けて起歪
部３６の肉厚（図５（ａ）の左右の方向の厚み）が一定
になるように形成し、荷重変換器本体５３の縦の寸法Ｂ
を第１実施例よりも短く形成してある。なお、起歪部３
６の幅寸法Ｆと荷重変換器本体５３の幅寸法Ａの比Ｆ／
Ａは、約５／１３である。これ以外は第１実施例と同等
であり、詳細な説明を省略する。A third embodiment will be described with reference to FIG. This load converter is the same as the load converter of the first embodiment except that notches 51 and 52 are provided at the upper and lower ends of the strain-flexing portion 36 so that the thickness of the strain-flexing portion 36 (left and right in FIG. (The thickness in the direction) is constant, and the vertical dimension B of the load converter main body 53
Is formed shorter than in the first embodiment. In addition, the strain generating unit 3
Ratio F of width dimension F of 6 and width dimension A of load converter main body 53 F /
A is about 5/13. The other points are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
【００２７】従って、この実施例の荷重変換器も第１実
施例と同様に荷重Ｗa を短時間で正確に測定することが
できる。Therefore, the load converter of this embodiment can also accurately measure the load W a in a short time as in the first embodiment.
【００２８】ただし、第１乃至第３実施例では、４枚の
歪みゲージを起歪部３６、５０等に貼着して、図２に示
すようにブリッジ結線したが、２枚の歪みゲージを起歪
部の所定箇所に貼着して、この２枚の歪みゲージをハー
フブリッジ結線（図示せず）した構成にし、このハーフ
ブリッジ結線から荷重と対応する電気信号を取り出すよ
うにしてもよい。However, in the first to third embodiments, four strain gauges are attached to the strain-flexing portions 36, 50 and the like and bridge connection is performed as shown in FIG. 2, but two strain gauges are used. The two strain gauges may be attached to a predetermined portion of the strain-flexing portion to form a half-bridge connection (not shown), and an electric signal corresponding to the load may be extracted from the half-bridge connection.
【００２９】そして、第１乃至第３実施例では、第１及
び第２ビーム３４、３５の幅寸法Ａを両方とも従来のビ
ーム４、５よりも広くなるように形成したが、第１及び
第２ビーム３４、３５のうちいずれか一方のみを幅広に
形成してもよい。つまり、一方のビームの幅を広く形成
し、この幅広に形成したビームによって捩じり振動を抑
制させる構成とすることができる。In the first to third embodiments, the width A of each of the first and second beams 34 and 35 is formed so as to be wider than that of the conventional beams 4 and 5. Only one of the two beams 34 and 35 may be formed wide. That is, the width of one beam can be widened, and the torsional vibration can be suppressed by the widened beam.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明の荷重変換器によると、第１及び
第２ビームのうち少なくとも一方のビームの幅方向（請
求項１に記載の垂直方向）の寸法を長くした構成によ
り、この荷重変換器を捩じる方向の力（捩じりモーメン
ト）に対する剛性を大きくするすることができ、これに
よって、捩じりモーメントに基づく荷重変換器の捩じり
振動の固有振動数を高くすることができる。即ち、荷重
に基づく測定信号の応答性を高めることができるので、
測定時間を図８及び図１１に示す従来の荷重変換器より
も短縮することができるという効果がある。According to the load converter of the present invention, at least one of the first and second beams has a lengthwise dimension in the width direction (vertical direction according to claim 1). It is possible to increase the rigidity against the force (twisting moment) in the direction of twisting the device, and thereby increase the natural frequency of the torsional vibration of the load transducer based on the torsional moment. it can. That is, since the response of the measurement signal based on the load can be improved,
The measurement time can be shortened as compared with the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11.
【００３１】そして、起歪部の上記幅方向の寸法を、幅
広に形成したビームの幅方向の寸法よりも短く形成した
構成により、荷重受部に沿う方向の荷重に基づく曲げる
力（曲げモーメント）に対する荷重変換器（起歪部）の
剛性を小さくすることができ、これによって、荷重と対
応する適切な大きさの測定信号を得ることができる。そ
の結果、図８及び図１１に示す従来の荷重変換器と同様
に、捩じりモーメントによる測定誤差を殆ど含まない適
切な大きさの測定信号を得ることができるという効果が
ある。Further, the bending force (bending moment) based on the load in the direction along the load receiving portion is formed by the structure in which the widthwise dimension of the strain-flexing portion is formed shorter than the widthwise dimension of the wide beam. It is possible to reduce the rigidity of the load transducer (strain element) with respect to, and to obtain a measurement signal of an appropriate magnitude corresponding to the load. As a result, similarly to the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11, there is an effect that it is possible to obtain a measurement signal of an appropriate magnitude that hardly includes a measurement error due to a torsion moment.
【００３２】つまり、本発明の荷重変換器によると、図
８及び図１１に示す従来の荷重変換器よりも短時間で、
しかも従来と同様に捩じりモーメントに基づく誤差を殆
ど含まない測定信号を得ることができるという効果があ
る。That is, according to the load converter of the present invention, in a shorter time than the conventional load converter shown in FIGS. 8 and 11,
Moreover, as in the conventional case, there is an effect that it is possible to obtain a measurement signal containing almost no error due to the torsion moment.
【図１】（ａ）はこの発明の第１実施例に係る荷重変換
器の側面図、（ｂ）は（ａ）をＥ−Ｅ方向から見た断面
図、（ｃ）は同第１実施例に係る荷重変換器の正面図で
ある。1A is a side view of a load converter according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A as seen from the direction EE, and FIG. 1C is the same first embodiment. It is a front view of the load converter which concerns on an example.
【図２】同第１実施例の荷重変換器に設けた歪みゲージ
のブリッジ結線図である。FIG. 2 is a bridge connection diagram of a strain gauge provided in the load converter of the first embodiment.
【図３】同第１実施例の荷重変換器に荷重を印加したと
きに変形する起歪部を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a strain-flexing portion that deforms when a load is applied to the load converter of the first embodiment.
【図４】（ａ）は同発明の第２実施例に係る荷重変換器
の側面図、（ｂ）は（ａ）をＧ−Ｇ方向から見た断面図
である。FIG. 4A is a side view of a load converter according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view of FIG.
【図５】（ａ）は同発明の第３実施例に係る荷重変換器
の側面図、（ｂ）は（ａ）をＨ−Ｈ方向から見た断面図
である。FIG. 5A is a side view of a load converter according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a sectional view of FIG.
【図６】（ａ）は従来の荷重変換器の側面図、（ｂ）は
同従来の荷重変換器の正面図である。FIG. 6A is a side view of a conventional load converter, and FIG. 6B is a front view of the conventional load converter.
【図７】図６に示す従来の荷重変換器に設けた歪みゲー
ジのブリッジ結線図である。FIG. 7 is a bridge connection diagram of a strain gauge provided in the conventional load converter shown in FIG.
【図８】（ａ）は従来の他の荷重変換器の側面図、
（ｂ）は同従来の荷重変換器の正面図である。FIG. 8A is a side view of another conventional load converter,
(B) is a front view of the conventional load converter.
【図９】図８に示す従来の荷重変換器に設けた歪みゲー
ジのブリッジ結線図である。FIG. 9 is a bridge connection diagram of a strain gauge provided in the conventional load converter shown in FIG.
【図１０】図８に示す従来の荷重変換器が印加された荷
重によって変形する状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state where the conventional load converter shown in FIG. 8 is deformed by an applied load.
【図１１】（ａ）は従来の更に別の荷重変換器の側面
図、（ｂ）は同従来の荷重変換器の正面図、（ｃ）は
（ａ）をＦ−Ｆ方向から見た断面図である。11A is a side view of still another conventional load converter, FIG. 11B is a front view of the conventional load converter, and FIG. 11C is a cross-sectional view of FIG. It is a figure.
３０ 荷重変換器本体 ３１ 固定部 ３３ 荷重受部 ３４ 第１ビーム ３５ 第２ビーム ３６ 起歪部 ３７ 円孔 ３８ 円孔 ３９ 歪みゲージ ４０ 歪みゲージ ４１ 歪みゲージ ４２ 歪みゲージ 30 load converter main body 31 fixed part 33 load receiving part 34 first beam 35 second beam 36 strain generating part 37 circular hole 38 circular hole 39 strain gauge 40 strain gauge 41 strain gauge 42 strain gauge
Claims (1)
隔を隔てて設けてあり荷重が印加される荷重受部と、互
いに間隔を隔てて平行して配置され夫々の一方の端部が
上記固定部と結合し夫々の他方の端部が上記荷重受部と
結合して上記固定部と上記荷重受部とを連結する第１ビ
ーム及び第２ビームと、一方の端部が第１ビームの中間
部と結合すると共に、他方の端部が第２ビームの中間部
と結合し上記荷重受部に印加された荷重によって変形す
る起歪部と、該起歪部に設けた歪みゲージと、を具備す
る荷重変換器において、上記荷重受部に印加された荷重
に含まれている第１及び第２ビームを捩じる方向に働く
力に対抗するように第１及び第２ビームのうち少なくと
も一方のビームの、第１ビームと第２ビームが通る平面
に対して垂直方向の幅寸法を長くすると共に、上記荷重
受部に印加された荷重によって上記起歪部に適切な歪み
が生じるように上記起歪部の上記垂直方向の寸法を上記
幅広に形成したビームの上記垂直方向の寸法よりも短く
したことを特徴とする荷重変換器。1. A fixed portion that is supported and fixed, a load receiving portion that is provided at a distance from the fixed portion and to which a load is applied, and one end of each of the load receiving portions that are arranged in parallel at a distance from each other. Are connected to the fixed portion and the other ends of the first and second beams are connected to the load receiving portion to connect the fixed portion and the load receiving portion, respectively, and one end is the first beam. A strain-causing part that is coupled to the middle part of the beam and has its other end coupled to the middle part of the second beam and is deformed by the load applied to the load receiving part; and a strain gauge provided in the strain-flexing part. In the load transducer, the first and second beams of the first and second beams are included so as to oppose the force acting in the direction of twisting the first and second beams included in the load applied to the load receiving portion. At least one of the beams perpendicular to the plane through which the first and second beams pass Along with increasing the width dimension, the vertical dimension of the beam is formed so that the vertical dimension of the strain generating section is wide so that appropriate strain is generated in the strain generating section due to the load applied to the load receiving section. Load converter characterized in that it is shorter than the dimension of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29730193A JPH07128157A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Load converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29730193A JPH07128157A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Load converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128157A true JPH07128157A (en) | 1995-05-19 |
Family
ID=17844743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29730193A Pending JPH07128157A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Load converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128157A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1124118A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-16 | Bizerba GmbH & Co. KG | Weighing apparatus |
| JP2005512038A (en) * | 2001-12-07 | 2005-04-28 | アエイジ，ジュウル エイラーセン，ニルス | Sealed load cell |
| GB2489246A (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-26 | Illinois Tool Works | Differential deflection measurement in structural members |
| WO2015188827A1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-12-17 | Nils Aage Juul Eilersen | Load cell having an elastic body |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP29730193A patent/JPH07128157A/en active Pending
Cited By (7)
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