JPH10104097A - 荷重検出装置 - Google Patents
荷重検出装置Info
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- JPH10104097A JPH10104097A JP8278702A JP27870296A JPH10104097A JP H10104097 A JPH10104097 A JP H10104097A JP 8278702 A JP8278702 A JP 8278702A JP 27870296 A JP27870296 A JP 27870296A JP H10104097 A JPH10104097 A JP H10104097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一軸方向または二軸方向の荷重検出を高精度
に行うとともに、荷重検出用の歪センサの耐環境性を改
善する。 【解決手段】 荷重負荷されるバー１の一端にダイアフ
ラム状円板２をこれの中央部にて一体に設け、バー１を
設けた側とは反対側の閉空間５によって囲まれた前記ダ
イアフラム状円板２の同一半径上にブリッジ接続された
少なくとも一組で四個の歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを配置
する。
に行うとともに、荷重検出用の歪センサの耐環境性を改
善する。 【解決手段】 荷重負荷されるバー１の一端にダイアフ
ラム状円板２をこれの中央部にて一体に設け、バー１を
設けた側とは反対側の閉空間５によって囲まれた前記ダ
イアフラム状円板２の同一半径上にブリッジ接続された
少なくとも一組で四個の歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを配置
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体流量や風力
などにもとづく荷重変化を歪ゲージを用いて検出するの
に用いる荷重検出装置に関する。
などにもとづく荷重変化を歪ゲージを用いて検出するの
に用いる荷重検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の荷重検出装置としては、Ｘ軸およ
びＹ軸の二軸を含め多軸の方向の荷重検出を行うものが
少ないが、これまでは多軸の方向に撓む起歪体としての
バーの歪発生部に形成した複数面に歪ゲージを貼付し、
これらの歪ゲージの電位変化の検出値から、その起歪体
に作用する荷重を演算によって求め、これを風速，風向
データとして利用するものが、例えば、特開昭５６―６
１１１号公報などに示されている。
びＹ軸の二軸を含め多軸の方向の荷重検出を行うものが
少ないが、これまでは多軸の方向に撓む起歪体としての
バーの歪発生部に形成した複数面に歪ゲージを貼付し、
これらの歪ゲージの電位変化の検出値から、その起歪体
に作用する荷重を演算によって求め、これを風速，風向
データとして利用するものが、例えば、特開昭５６―６
１１１号公報などに示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の荷重検出装置にあっては、歪ゲージによる荷重の
検出感度を向上させるためにバーを細くする必要があ
り、このバーを細くするときには軸方向荷重を受けてこ
れが曲折したり、二軸方向の測定値に影響を与えたりす
るほか、その二軸方向の荷重を正確に分離して測定でき
ないという課題があった。
従来の荷重検出装置にあっては、歪ゲージによる荷重の
検出感度を向上させるためにバーを細くする必要があ
り、このバーを細くするときには軸方向荷重を受けてこ
れが曲折したり、二軸方向の測定値に影響を与えたりす
るほか、その二軸方向の荷重を正確に分離して測定でき
ないという課題があった。
【０００４】また、歪ゲージが測定環境に晒されている
ために、測定環境の雰囲気による汚染，腐食などによっ
て歪測定の精度劣化を招き、また、耐環境性に劣るとい
う課題があった。
ために、測定環境の雰囲気による汚染，腐食などによっ
て歪測定の精度劣化を招き、また、耐環境性に劣るとい
う課題があった。
【０００５】さらに、歪ゲージの貼付が起歪体であるバ
ーの複数の面に対して行われるために、その歪ゲージの
バーに対する装着作業が繁雑となるほか、一方、複数の
面に対して薄膜技術やフォトリソグラフィ技術を用いて
歪ゲージを設ける技術の採用が困難であり、従って、人
力による貼付作業を避けられず、荷重検出装置の大量生
産化およびコストダウンに限界があるなどの課題があっ
た。
ーの複数の面に対して行われるために、その歪ゲージの
バーに対する装着作業が繁雑となるほか、一方、複数の
面に対して薄膜技術やフォトリソグラフィ技術を用いて
歪ゲージを設ける技術の採用が困難であり、従って、人
力による貼付作業を避けられず、荷重検出装置の大量生
産化およびコストダウンに限界があるなどの課題があっ
た。
【０００６】この発明は、前記のような従来の課題を解
決するためになされたものであり、荷重負荷の一軸方
向，二軸方向および三軸方向のいずれかを独立に正確に
荷重検出できると共に歪ゲージの耐環境性を改善でき、
さらに大量生産かつローコストに提供できる荷重検出装
置を得ることを目的とする。
決するためになされたものであり、荷重負荷の一軸方
向，二軸方向および三軸方向のいずれかを独立に正確に
荷重検出できると共に歪ゲージの耐環境性を改善でき、
さらに大量生産かつローコストに提供できる荷重検出装
置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、請求項１の発明にかかる荷重検出装置は、荷重
負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中
央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反対側の閉空
間によって囲まれたダイアフラム状円板の同一半径上に
ブリッジ接続された少なくとも一組で四個の歪ゲージを
配置したものである。
ために、請求項１の発明にかかる荷重検出装置は、荷重
負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中
央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反対側の閉空
間によって囲まれたダイアフラム状円板の同一半径上に
ブリッジ接続された少なくとも一組で四個の歪ゲージを
配置したものである。
【０００８】また、請求項２の発明にかかる荷重検出装
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の同
一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組で四個の
歪ゲージを互いに直交する方向に２組配置したものであ
る。
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の同
一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組で四個の
歪ゲージを互いに直交する方向に２組配置したものであ
る。
【０００９】また、請求項３の発明にかかる荷重検出装
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の異
った半径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージ
を配置したものである。
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の異
った半径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージ
を配置したものである。
【００１０】また、請求項４の発明にかかる荷重検出装
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の同
一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組で四個の
歪ゲージを配置するとともに、バーを設けた側とは反対
側の閉空間によって囲まれた前記ダイアフラム状円板の
異った半径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲー
ジを前記歪ゲージとは直交する方向に配置するようにし
たものである。
置は、荷重負荷されるバーの一端にダイアフラム状円板
をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた側とは反
対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円板の同
一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組で四個の
歪ゲージを配置するとともに、バーを設けた側とは反対
側の閉空間によって囲まれた前記ダイアフラム状円板の
異った半径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲー
ジを前記歪ゲージとは直交する方向に配置するようにし
たものである。
【００１１】また、請求項５の発明にかかる荷重検出装
置は、荷重負荷されるバーの他端には受風体を設けたも
のである。
置は、荷重負荷されるバーの他端には受風体を設けたも
のである。
【００１２】また、請求項６の発明にかかる荷重検出装
置は、歪ゲージおよび該歪ゲージを接続するブリッジ回
路をダイアフラム状円板上に薄膜形成したものである。
置は、歪ゲージおよび該歪ゲージを接続するブリッジ回
路をダイアフラム状円板上に薄膜形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の一形態
を図について説明するが、図１は、この発明の荷重検出
装置の概略を示す断面図であり、同図において、１は、
荷重負荷されるバーであり、これの一端にはダイアフラ
ム状円板２がこれの中心部で一体に取り付けられてい
る。
を図について説明するが、図１は、この発明の荷重検出
装置の概略を示す断面図であり、同図において、１は、
荷重負荷されるバーであり、これの一端にはダイアフラ
ム状円板２がこれの中心部で一体に取り付けられてい
る。
【００１４】また、バー１を設けた側とは反対側のダイ
アフラム状円板２の面には荷重センサ３が配置されてお
り、ダイアフラム状円板２の外周部には荷重センサ３を
囲む閉空間５を形成するケース４が取り付けられてい
る。
アフラム状円板２の面には荷重センサ３が配置されてお
り、ダイアフラム状円板２の外周部には荷重センサ３を
囲む閉空間５を形成するケース４が取り付けられてい
る。
【００１５】一方、閉空間５に臨む側のダイアフラム状
円板２上面の同一半径上には、図２に示すように、荷重
センサ３を構成するブリッジ接続された四個の歪ゲージ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置され、また、これらと同一半径上
であって、これらに対し直交する方向にブリッジ接続さ
れた四個の歪ゲージａ，ｂ，ｃ，ｄが配置されてなると
している。
円板２上面の同一半径上には、図２に示すように、荷重
センサ３を構成するブリッジ接続された四個の歪ゲージ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置され、また、これらと同一半径上
であって、これらに対し直交する方向にブリッジ接続さ
れた四個の歪ゲージａ，ｂ，ｃ，ｄが配置されてなると
している。
【００１６】すなわち、これらの歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、ダイアフラム状円板２の、例えば、Ｘ軸方向の変
形を検出する荷重センサを構成し、歪ゲージａ，ｂ，
ｃ，ｄは、ダイアフラム状円板２のＹ軸方向の変形を検
出する荷重センサ３を構成している。
Ｄは、ダイアフラム状円板２の、例えば、Ｘ軸方向の変
形を検出する荷重センサを構成し、歪ゲージａ，ｂ，
ｃ，ｄは、ダイアフラム状円板２のＹ軸方向の変形を検
出する荷重センサ３を構成している。
【００１７】なお、各荷重センサ３において、歪ゲージ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図３に示すように、ブリッジ接続さ
れ、歪ゲージａ，ｂ，ｃ，ｄは、図４に示すように、ブ
リッジ接続されて、各歪ゲージＡ，Ｄの接続点および
Ｂ，Ｃの接続点間と、歪ゲージａ，ｄの接続点および
ｂ，ｃの接続点間にそれぞれ定電圧電源Ｐが接続され、
各歪ゲージＡ，Ｃの接続点およびＤ，Ｂの接続点間と、
歪ゲージａ，ｃの接続点およびｄ，ｂの接続点間にそれ
ぞれ電流計などが接続される。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図３に示すように、ブリッジ接続さ
れ、歪ゲージａ，ｂ，ｃ，ｄは、図４に示すように、ブ
リッジ接続されて、各歪ゲージＡ，Ｄの接続点および
Ｂ，Ｃの接続点間と、歪ゲージａ，ｄの接続点および
ｂ，ｃの接続点間にそれぞれ定電圧電源Ｐが接続され、
各歪ゲージＡ，Ｃの接続点およびＤ，Ｂの接続点間と、
歪ゲージａ，ｃの接続点およびｄ，ｂの接続点間にそれ
ぞれ電流計などが接続される。
【００１８】かかる構成になる荷重検出装置にあって
は、バー１に荷重が負荷されて、これが、例えば、図５
に示すように、傾くことになると、ダイアフラム状円板
２は、その傾きに応じて変形する。
は、バー１に荷重が負荷されて、これが、例えば、図５
に示すように、傾くことになると、ダイアフラム状円板
２は、その傾きに応じて変形する。
【００１９】このため、このダイアフラム状円板２上の
２組の荷重センサを構成する各歪ゲージＡ乃至Ｄおよび
ａ乃至ｄがそのＸ軸方向およびＹ軸方向の非対称な変形
に応じた歪を検出し、これらの歪によって各歪ゲージの
抵抗の平衡バランスが崩れることになる。
２組の荷重センサを構成する各歪ゲージＡ乃至Ｄおよび
ａ乃至ｄがそのＸ軸方向およびＹ軸方向の非対称な変形
に応じた歪を検出し、これらの歪によって各歪ゲージの
抵抗の平衡バランスが崩れることになる。
【００２０】これにより、歪ゲージＡ，Ｃの接続点およ
びＤ，Ｂの接続点間と、歪ゲージａ，ｃの接続点および
ｄ，ｂの接続点間とに出力電圧の変化が生じる。
びＤ，Ｂの接続点間と、歪ゲージａ，ｃの接続点および
ｄ，ｂの接続点間とに出力電圧の変化が生じる。
【００２１】従って、これらの出力電圧の変化をＸ軸方
向およびＹ軸方向の各荷重センサごとに検出すること
で、各方向への荷重の大きさをそれぞれ独立に、しかも
簡単に計測することができる。
向およびＹ軸方向の各荷重センサごとに検出すること
で、各方向への荷重の大きさをそれぞれ独立に、しかも
簡単に計測することができる。
【００２２】なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な変
形による電圧変化は互いに相殺される。
形による電圧変化は互いに相殺される。
【００２３】これに対して、バー１が内圧を受けるなど
して、図６に示すように、Ｚ軸方向の荷重を受けること
があるが、各歪ゲージＡ乃至Ｄおよびａ乃至ｄは、同一
半径上にあるため、その各歪出力が相殺演算されて、そ
のＺ軸方向の荷重の影響なしに、Ｘ軸方向およびＹ軸方
向の荷重を独立して検知できる。
して、図６に示すように、Ｚ軸方向の荷重を受けること
があるが、各歪ゲージＡ乃至Ｄおよびａ乃至ｄは、同一
半径上にあるため、その各歪出力が相殺演算されて、そ
のＺ軸方向の荷重の影響なしに、Ｘ軸方向およびＹ軸方
向の荷重を独立して検知できる。
【００２４】そして、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄ
は、耐食性のケース４によって閉空間５内に収められて
いるため、周辺の大気，酸性雨，塵埃や腐食性ガス（Ｓ
Ｏ2，ＮＯX）などの化学物質などに直接晒されることが
ないため、これらを原因とする各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ
乃至ｄの汚染，腐食などを生じることがなく、高温や低
温の雰囲気においても耐環境性にすぐれた荷重検出を長
期に亘って安全かつ確実に実施できることとなる。
は、耐食性のケース４によって閉空間５内に収められて
いるため、周辺の大気，酸性雨，塵埃や腐食性ガス（Ｓ
Ｏ2，ＮＯX）などの化学物質などに直接晒されることが
ないため、これらを原因とする各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ
乃至ｄの汚染，腐食などを生じることがなく、高温や低
温の雰囲気においても耐環境性にすぐれた荷重検出を長
期に亘って安全かつ確実に実施できることとなる。
【００２５】なお、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄが配
置される位置は、ダイアフラム状円板２上の中心から等
しい半径上であればよく、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至
ｄの形状やサイズなどに応じてその半径の大きさは任意
に選定すればよい。
置される位置は、ダイアフラム状円板２上の中心から等
しい半径上であればよく、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至
ｄの形状やサイズなどに応じてその半径の大きさは任意
に選定すればよい。
【００２６】また、前記においてはＸ，Ｙの軸方向の荷
重負荷を検出する場合について述べたが、Ｘ軸またはＹ
軸の一軸方向の荷重負荷を検出することも任意であるほ
か、Ｚ軸方向の荷重負荷をＸ軸方向，Ｙ軸方向の荷重負
荷検出と同時にまたは全く独立して検出することができ
る。
重負荷を検出する場合について述べたが、Ｘ軸またはＹ
軸の一軸方向の荷重負荷を検出することも任意であるほ
か、Ｚ軸方向の荷重負荷をＸ軸方向，Ｙ軸方向の荷重負
荷検出と同時にまたは全く独立して検出することができ
る。
【００２７】この場合には、ダイアフラム状円板２上の
異った半径上に、図８に示すようにブリッジ接続される
四個の歪ゲージＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを、図７に示すように２
個ずつ分けて対向配置すればよい。
異った半径上に、図８に示すようにブリッジ接続される
四個の歪ゲージＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを、図７に示すように２
個ずつ分けて対向配置すればよい。
【００２８】このブリッジ回路によれば、前記のＸ軸方
向，Ｙ軸方向の荷重負荷の影響を受けずに、このブリッ
ジ回路の平衡バランスの変化を検出することで、バー１
に作用する軸方向（Ｚ方向）の荷重検出を行うことがで
きる。
向，Ｙ軸方向の荷重負荷の影響を受けずに、このブリッ
ジ回路の平衡バランスの変化を検出することで、バー１
に作用する軸方向（Ｚ方向）の荷重検出を行うことがで
きる。
【００２９】このようにして、この発明では、Ｘ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸の各方向の荷重検出を独立して行うことがで
き、必要に応じこれらの２以上を並行して実施すること
も任意である。
軸，Ｚ軸の各方向の荷重検出を独立して行うことがで
き、必要に応じこれらの２以上を並行して実施すること
も任意である。
【００３０】そして、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄ
は、フラットな面を持つダイアフラム状円板２の一上面
に設けられるため、ＩＣなどの製造で用いられる薄膜技
術やフォトリソグラフィ技術を用いて、高品質かつ小形
の歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄを大量に形成できるとい
う効果が得られる。
は、フラットな面を持つダイアフラム状円板２の一上面
に設けられるため、ＩＣなどの製造で用いられる薄膜技
術やフォトリソグラフィ技術を用いて、高品質かつ小形
の歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄを大量に形成できるとい
う効果が得られる。
【００３１】図９は、この発明を風向・風速計に応用し
た実施の形態を示すもので、これは先端に受風体１１を
有するバー１２の下端に、ダイアフラム状円板１３をこ
の中央部に一体に取り付けたものからなる。
た実施の形態を示すもので、これは先端に受風体１１を
有するバー１２の下端に、ダイアフラム状円板１３をこ
の中央部に一体に取り付けたものからなる。
【００３２】そして、そのバー１２を設けた側とは反対
側のダイアフラム状円板１３の下面に荷重センサ１４を
設けてあり、この荷重センサ１４を包むように閉空間１
５を形成する耐食性のケース１６が、ダイアフラム状円
板１３の外周部に取り付けられている。
側のダイアフラム状円板１３の下面に荷重センサ１４を
設けてあり、この荷重センサ１４を包むように閉空間１
５を形成する耐食性のケース１６が、ダイアフラム状円
板１３の外周部に取り付けられている。
【００３３】また、荷重センサ１４は、図２に示したも
のと同様に、ダイアフラム状円板１３上の同一半径上に
は、Ｘ軸方向の荷重検出を行う歪ゲージＡ乃至Ｄと、Ｙ
軸方向の荷重検出を行う歪ゲージａ乃至ｄとが、互いに
直交する向きに配置され、これらがそれぞれブリッジ接
続されている。
のと同様に、ダイアフラム状円板１３上の同一半径上に
は、Ｘ軸方向の荷重検出を行う歪ゲージＡ乃至Ｄと、Ｙ
軸方向の荷重検出を行う歪ゲージａ乃至ｄとが、互いに
直交する向きに配置され、これらがそれぞれブリッジ接
続されている。
【００３４】なお、これらの各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃
至ｄは、半導体素子の薄膜技術によって形成でき、これ
らを接続するブリッジ回路は、フォトリソグラフィ技術
を用いて前記のように形成することは任意であり、ま
た、受風体１１は、バー１２の中心軸に対して対称形状
および重量を持つ。
至ｄは、半導体素子の薄膜技術によって形成でき、これ
らを接続するブリッジ回路は、フォトリソグラフィ技術
を用いて前記のように形成することは任意であり、ま
た、受風体１１は、バー１２の中心軸に対して対称形状
および重量を持つ。
【００３５】また、各歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄをブ
リッジ接続した図３および図４に示したものと同様の荷
重センサ１４の出力端子（同図の説明では電流計が接続
されているとした）には、それぞれアンプ１７を介して
荷重演算用の演算器１８および表示器１９が順に接続さ
れている。
リッジ接続した図３および図４に示したものと同様の荷
重センサ１４の出力端子（同図の説明では電流計が接続
されているとした）には、それぞれアンプ１７を介して
荷重演算用の演算器１８および表示器１９が順に接続さ
れている。
【００３６】かかる構成になる荷重検出装置にあって
は、受風体１１が風を受けることによってバー１２が傾
動し、このバー１２の傾動に伴って、このバー１２を支
持しているダイアフラム状円板１３が撓む。
は、受風体１１が風を受けることによってバー１２が傾
動し、このバー１２の傾動に伴って、このバー１２を支
持しているダイアフラム状円板１３が撓む。
【００３７】このため、このダイアフラム状円板１３の
撓みによるこれのＸ軸方向およびＹ軸方向の変形成分の
歪が歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄからなる各荷重センサ
１４により、ブリッジ回路の平衡バランスの変化にもと
づいて検出される。
撓みによるこれのＸ軸方向およびＹ軸方向の変形成分の
歪が歪ゲージＡ乃至Ｄ，ａ乃至ｄからなる各荷重センサ
１４により、ブリッジ回路の平衡バランスの変化にもと
づいて検出される。
【００３８】このブリッジ回路による荷重検出の方法
は、図１，図５について説明した場合と同様である。
は、図１，図５について説明した場合と同様である。
【００３９】この実施の形態では、風向，風速に応じて
変形するダイアフラム状円板１３の歪みを検出するもの
であるから、各荷重センサ１４の出力にもとづき、演算
器１８が風向θをｔａｎθ＝Ｙ／Ｘから求め、風力Ｆを
Ｆ＝（Ｘ2＋Ｙ2）1/2から求めることとなる。
変形するダイアフラム状円板１３の歪みを検出するもの
であるから、各荷重センサ１４の出力にもとづき、演算
器１８が風向θをｔａｎθ＝Ｙ／Ｘから求め、風力Ｆを
Ｆ＝（Ｘ2＋Ｙ2）1/2から求めることとなる。
【００４０】そして、この実施の形態においても、各荷
重センサ１４が閉空間１５内にあって大気に晒されるこ
とがないため、大気汚染の著しい環境下でも高性能，高
耐久性能を維持でき、また、動作，性能の信頼性を長期
に亘って維持できる。
重センサ１４が閉空間１５内にあって大気に晒されるこ
とがないため、大気汚染の著しい環境下でも高性能，高
耐久性能を維持でき、また、動作，性能の信頼性を長期
に亘って維持できる。
【００４１】この場合において、ケース１６，バー１
２，ダイアフラム状円板１３に耐食性合金を用いること
で、一段と耐食性にすぐれた荷重検出装置をローコスト
に提供できるとともに、構造上摺動部や回動部がないた
め、メンテナンスフリーの風向・風速計とすることがで
きる。
２，ダイアフラム状円板１３に耐食性合金を用いること
で、一段と耐食性にすぐれた荷重検出装置をローコスト
に提供できるとともに、構造上摺動部や回動部がないた
め、メンテナンスフリーの風向・風速計とすることがで
きる。
【００４２】また、ダイアフラム状円板２，１３は、各
バー１，１２の動きに対して敏感にかつ大きく変形し、
これを半導体などの薄膜化した高感度の歪ゲージで検出
することで、前記各バー１，１２を短くしても所期の荷
重検出を高精度に行えるとともに、全体として形状の小
形化を実現でき、また、共振周波数を上げて計測応答を
高めることも可能となる。
バー１，１２の動きに対して敏感にかつ大きく変形し、
これを半導体などの薄膜化した高感度の歪ゲージで検出
することで、前記各バー１，１２を短くしても所期の荷
重検出を高精度に行えるとともに、全体として形状の小
形化を実現でき、また、共振周波数を上げて計測応答を
高めることも可能となる。
【００４３】図１０および図１１は、この発明の実施の
他の形態を示し、これが図１に示すものと基本的に異な
るところは、バー１の下端に、風による荷重検出感度を
上げるための球状のターゲット２１を設け、閉空間５を
形成するケース４Ａに取り付けたダイアフラム状円板２
の中心に対してこれの同一半径上に一組で４個の流量検
出のための歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、２個ずつが前記
中心に対して反対側に位置するように設け、さらに前記
中心に対して異った半径上に、前記歪ゲージＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄとは直交する向きに、一組で４個の圧力検出のた
めの歪ゲージＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを、２個ずつが前記中心に
対して反対側に位置するように設けた点である。
他の形態を示し、これが図１に示すものと基本的に異な
るところは、バー１の下端に、風による荷重検出感度を
上げるための球状のターゲット２１を設け、閉空間５を
形成するケース４Ａに取り付けたダイアフラム状円板２
の中心に対してこれの同一半径上に一組で４個の流量検
出のための歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、２個ずつが前記
中心に対して反対側に位置するように設け、さらに前記
中心に対して異った半径上に、前記歪ゲージＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄとは直交する向きに、一組で４個の圧力検出のた
めの歪ゲージＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを、２個ずつが前記中心に
対して反対側に位置するように設けた点である。
【００４４】そして、前記各歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄお
よびＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、薄膜半導体にて形成され、これ
らをブリッジ接続するブリッジ回路はフォトリソグラフ
ィ技術などの薄膜技術を用いて前記ダイアフラム状円板
２上に形成されている。
よびＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、薄膜半導体にて形成され、これ
らをブリッジ接続するブリッジ回路はフォトリソグラフ
ィ技術などの薄膜技術を用いて前記ダイアフラム状円板
２上に形成されている。
【００４５】従って、かかる実施の形態では流量検出用
の歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと圧力検出用の歪ゲージＥ，
Ｆ，Ｇ，Ｈとが相互に直交する方向に配置され、かつそ
れぞれ同一半径上および異った半径上に設けるようにし
たことで、流量と圧力の各検出出力の干渉が回避され
る。
の歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと圧力検出用の歪ゲージＥ，
Ｆ，Ｇ，Ｈとが相互に直交する方向に配置され、かつそ
れぞれ同一半径上および異った半径上に設けるようにし
たことで、流量と圧力の各検出出力の干渉が回避され
る。
【００４６】また、前記歪ゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄおよび
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを薄膜半導体にて形成することで、ダイ
アフラム状円板２の歪検出感度を向上でき、従って、前
記バー１の短縮化が図れる。
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを薄膜半導体にて形成することで、ダイ
アフラム状円板２の歪検出感度を向上でき、従って、前
記バー１の短縮化が図れる。
【００４７】この結果、バー１自体の剛性を向上でき、
共振周波数を高めることができ、歪に対する応答感度，
応答速度が一段と向上するという効果が得られる。
共振周波数を高めることができ、歪に対する応答感度，
応答速度が一段と向上するという効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、請求項１および請求項２
の発明によれば、荷重負荷されるバーの一端にダイアフ
ラム状円板をこれの中央部にて一体に設け、前記バーを
設けた側とは反対側の閉空間によって囲まれた前記ダイ
アフラム状円板の同一半径上にブリッジ接続された少な
くとも一組で四個の歪ゲージを配置するように構成した
ので、一軸方向または二軸方向の荷重検出を高精度に行
えるとともに、荷重検出用の歪センサの耐環境性を確保
可能にし、しかも、かかる効果が得られる荷重検出装置
を大量生産にてローコストに提供できるという効果が得
られる。
の発明によれば、荷重負荷されるバーの一端にダイアフ
ラム状円板をこれの中央部にて一体に設け、前記バーを
設けた側とは反対側の閉空間によって囲まれた前記ダイ
アフラム状円板の同一半径上にブリッジ接続された少な
くとも一組で四個の歪ゲージを配置するように構成した
ので、一軸方向または二軸方向の荷重検出を高精度に行
えるとともに、荷重検出用の歪センサの耐環境性を確保
可能にし、しかも、かかる効果が得られる荷重検出装置
を大量生産にてローコストに提供できるという効果が得
られる。
【００４９】また、請求項３の発明によれば、荷重負荷
されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中央部
にて一体に設け、前記バーを設けた側とは反対側の閉空
間によって囲まれた前記ダイアフラム状円板の異った半
径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージを配置
するように構成したので、三軸方向の荷重検出を簡単な
構成にしながら他の二軸方向の荷重検出とは独立して高
精度に、かつ、耐環境性を維持しながら行うことができ
るという効果が得られる。
されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中央部
にて一体に設け、前記バーを設けた側とは反対側の閉空
間によって囲まれた前記ダイアフラム状円板の異った半
径上にブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージを配置
するように構成したので、三軸方向の荷重検出を簡単な
構成にしながら他の二軸方向の荷重検出とは独立して高
精度に、かつ、耐環境性を維持しながら行うことができ
るという効果が得られる。
【００５０】また、請求項４の発明によれば、荷重負荷
されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中央部
にて一体に設け、バーを設けた側とは反対側の閉空間に
よって囲まれたダイアフラム状円板の同一半径上にブリ
ッジ接続された少なくとも一組で四個の歪ゲージを配置
するとともに、バーを設けた側とは反対側の閉空間によ
って囲まれた前記ダイアフラム状円板の異った半径上に
ブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージを前記歪ゲー
ジとは直交する方向に配置するように構成したので、流
量と圧力の検出データの干渉を回避できるという効果が
得られる。
されるバーの一端にダイアフラム状円板をこれの中央部
にて一体に設け、バーを設けた側とは反対側の閉空間に
よって囲まれたダイアフラム状円板の同一半径上にブリ
ッジ接続された少なくとも一組で四個の歪ゲージを配置
するとともに、バーを設けた側とは反対側の閉空間によ
って囲まれた前記ダイアフラム状円板の異った半径上に
ブリッジ接続された一組で四個の歪ゲージを前記歪ゲー
ジとは直交する方向に配置するように構成したので、流
量と圧力の検出データの干渉を回避できるという効果が
得られる。
【００５１】また、請求項５の発明によれば、荷重負荷
されるバーの他端には受風体を設けるように構成したの
で、風向，風速を高感度に検出できる風向，風速計を簡
単な構成にて安価に提供できるという効果が得られる。
されるバーの他端には受風体を設けるように構成したの
で、風向，風速を高感度に検出できる風向，風速計を簡
単な構成にて安価に提供できるという効果が得られる。
【００５２】そして、バーを短くして剛性を高めるよう
に構成する場合には、共振周波数を高めることができ、
これにより歪に対する応答速度を向上できるという効果
が得られる。
に構成する場合には、共振周波数を高めることができ、
これにより歪に対する応答速度を向上できるという効果
が得られる。
【００５３】また、請求項６の発明によれば、歪ゲージ
および該歪ゲージを接続するブリッジ回路をダイアフラ
ム状円板上に薄膜形成するように構成したので、歪ゲー
ジを持った小形，軽量の荷重センサを大量かつ安価に製
造できるという効果が得られる。
および該歪ゲージを接続するブリッジ回路をダイアフラ
ム状円板上に薄膜形成するように構成したので、歪ゲー
ジを持った小形，軽量の荷重センサを大量かつ安価に製
造できるという効果が得られる。
【図１】この発明の実施の一形態による荷重検出装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】図１におけるダイアフラム状円板を示す平面図
である。
である。
【図３】図２における歪ゲージのブリッジ接続図であ
る。
る。
【図４】図２における歪ゲージのブリッジ接続図であ
る。
る。
【図５】図１におけるダイアフラム状円板の変形状態を
示す要部の断面図である。
示す要部の断面図である。
【図６】図１におけるダイアフラム状円板の他の変形状
態を示す要部の断面図である。
態を示す要部の断面図である。
【図７】この発明における他のダイアフラム状円板を示
す平面図である。
す平面図である。
【図８】図７における歪ゲージのブリッジ接続図であ
る。
る。
【図９】この発明の実施の他の形態による荷重検出装置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の他の形態による荷重検出装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図１１】図１０におけるダイアフラム状円板を示す平
面図である。
面図である。
１，１２ バー ２，１３ ダイアフラム状円板 ５，１５ 閉空間 １１ 受風体 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ 歪
ゲージ
ゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楽満 彰一 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 楽満 まどか 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 荷重負荷されるバーの一端にダイアフラ
ム状円板をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた
側とは反対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状
円板の同一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組
で四個の歪ゲージを配置したことを特徴とする荷重検出
装置。 - 【請求項２】 荷重負荷されるバーの一端にダイアフラ
ム状円板をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた
側とは反対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状
円板の同一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組
で四個の歪ゲージを互いに直交する方向に２組配置した
ことを特徴とする荷重検出装置。 - 【請求項３】 荷重負荷されるバーの一端にダイアフラ
ム状円板をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた
側とは反対側の閉空間によって囲まれた前記ダイアフラ
ム状円板の異った半径上にブリッジ接続された一組で四
個の歪ゲージを配置したことを特徴とする荷重検出装
置。 - 【請求項４】 荷重負荷されるバーの一端にダイアフラ
ム状円板をこれの中央部にて一体に設け、バーを設けた
側とは反対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状
円板の同一半径上にブリッジ接続された少なくとも一組
で四個の歪ゲージを配置するとともに、バーを設けた側
とは反対側の閉空間によって囲まれたダイアフラム状円
板の異った半径上にブリッジ接続された一組で四個の歪
ゲージを前記歪ゲージとは直交する方向に配置したこと
を特徴とする荷重検出装置。 - 【請求項５】 荷重負荷されるバーの他端には受風体が
設けられていることを特徴とする請求項１，２，３およ
び４のいずれかに記載の荷重検出装置。 - 【請求項６】 歪ゲージおよび該歪ゲージを接続するブ
リッジ回路がダイアフラム状円板上に薄膜形成されてい
ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５および６
のいずれかに記載の荷重検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27870296A JP3666622B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 荷重検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27870296A JP3666622B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 荷重検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104097A true JPH10104097A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3666622B2 JP3666622B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=17601004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27870296A Expired - Fee Related JP3666622B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 荷重検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3666622B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008116319A (ja) * | 2006-11-03 | 2008-05-22 | Minebea Co Ltd | ３軸力センサ |
| JP2008533481A (ja) * | 2005-03-17 | 2008-08-21 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク | ダブルホイートストンブリッジによる抵抗検知によって力を測定するためのデバイス |
| CN103018477A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中南大学 | 一种测量风速风向的装置 |
| CN109030929A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-18 | 杰华特微电子（杭州）有限公司 | 负载***检测电路和方法 |
| JP2019045205A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP27870296A patent/JP3666622B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533481A (ja) * | 2005-03-17 | 2008-08-21 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク | ダブルホイートストンブリッジによる抵抗検知によって力を測定するためのデバイス |
| JP2008116319A (ja) * | 2006-11-03 | 2008-05-22 | Minebea Co Ltd | ３軸力センサ |
| CN103018477A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中南大学 | 一种测量风速风向的装置 |
| JP2019045205A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | アイシン精機株式会社 | 荷重検出装置 |
| CN109030929A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-18 | 杰华特微电子（杭州）有限公司 | 负载***检测电路和方法 |
| CN109030929B (zh) * | 2018-07-06 | 2024-05-24 | 杰华特微电子股份有限公司 | 负载***检测电路和方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3666622B2 (ja) | 2005-06-29 |
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