JPS5912326A - 荷重変換器 - Google Patents

荷重変換器

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JPS5912326A
JPS5912326A JP12121782A JP12121782A JPS5912326A JP S5912326 A JPS5912326 A JP S5912326A JP 12121782 A JP12121782 A JP 12121782A JP 12121782 A JP12121782 A JP 12121782A JP S5912326 A JPS5912326 A JP S5912326A
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JP
Japan
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load
beams
center
sensing
strain
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JP12121782A
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JPS6335929B2 (ja
Inventor
Masayasu Kawai
河井 正安
Hiroshi Muto
武藤 紘
Zenzaburo Tofuji
東藤 善三郎
Yoshio Shoji
庄司 義男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Publication date
Application filed by KYOWA DENGIYOU KK, Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical KYOWA DENGIYOU KK
Priority to JP12121782A priority Critical patent/JPS5912326A/ja
Publication of JPS5912326A publication Critical patent/JPS5912326A/ja
Publication of JPS6335929B2 publication Critical patent/JPS6335929B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2231Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
    • G01L1/2237Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction the direction being perpendicular to the central axis

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Force In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ひずみゲージによって受感部に加わる荷重の
大きさを電気的に測定する荷重変換器に関するものであ
る。
この種の従来の荷重変換器の受感部形状として、測定す
る荷重の大きさ、荷重変換器の形状(例えば、小型、薄
型等)、精度等により異なり種々の方式のものがある。
比較的小さな荷重を測定する荷重変換器では一般に梁の
曲げひずみをひずみゲージによって検出している。梁の
方式としては、一端を固定して他端に荷重を負荷するカ
ンチレバ一方式、両端を固定して梁の中央部に荷重を負
荷する両端固定梁方式、更には複式的げを受ける平行四
辺形梁方式等種々の方式がある。
ところが上記カンチレバ一方式および平行四辺形梁方弐
等の如く、一端を固定し他端に荷重を負荷する方式では
、荷重によって梁が撓んだときに固定端と荷重端の距離
が変化するという欠点があり一般的な荷重変換器では横
荷重防止用およびひずみゲージの吸湿防止用(シール用
)としてのダイヤフラムを取イ」けるため、梁の軸方向
の反力を受ける。
一方、これに対し両端固定梁方式は荷重によて)梁の撓
みによって荷重点が移動せず、また荷重点が受感部の中
心にあるため、外形が円筒状の一般的な荷重変換器の受
感部として好適であり、比較的小さな荷重を測定する荷
重変換器の受感部として非常に広く使用されている。第
1図は、この従来の両端固定梁方式でしかも荷重方向に
薄肉とされた梁からなる受感部の例を示す正面図で、測
定荷重Fを受ける荷重導入部1を梁中央に有し、その両
側は荷重方向に薄い起歪部2,3により固定部4,5に
それぞれ連らなっている。それぞれの固定部4,5は荷
重変換器のケース6に固定され、起歪部2,3にはひず
みゲージ81〜S8が接着されている。
しかしながら、この従来のものでは、梁両端が固定され
ているため、荷重によって梁が撓むときに梁に曲げモー
メント以外に張力が発生し、梁の撓み特性に影響を与え
て荷重−出力特性は非直線的となる。特に小さな荷重を
測定するために梁の荷重方向の厚みを薄くすると撓みが
大きくなるので十記梁の張力の影響は大きく、従って、
高精度のものを実現することができなかった。
また、比較的大きな荷電を測定する場合は梁は厚くなり
撓みは小さいが発生ずる張力はがなり大きくなるため固
定端の固定方法に問題が生じ、固定端のすべり等による
ヒステリシスが発生して精度を損なうという欠点があっ
た。
本発明は、上配従宋の荷重変換器の欠点を考慮してなさ
れたもので、その目的とするところは、荷重点に横方向
移動が生じないと共に、梁に張力が発生せづ“荷重−出
力特性が直線性を保ち、ヒステリシスが発生せず、高精
度が実現可能な荷重変換器を提IJ(することにある。
すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、ひず
みゲージによって受感部に加わる荷重の大きさを電気的
に測定する荷重変換器において、荷重方向に薄い2つの
梁を荷重方向に一定の間隔をおいて二段に重ね且つこれ
ら2つの梁の両端を連結部を介して互いに一体に成11
字しあるいは強固に連結し、一方の梁の中央を荷重導入
部とし、他方の梁の中央を固定支持部として受感部を構
成し、前記2つの梁の一方または双方の梁の曲げモーメ
ント発生箇所にひずみゲージを添着したことを特徴とし
ている。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第2図は本発明に係る荷重変換器の受感部の一実施例の
構成を示す平面図である。図において、2つの梁7,8
の一方の梁7には中央に測定荷重Fを受ける荷重導入部
7aを有し、この荷重導入部7aの両側には荷重方向に
薄い板状の起歪部7b、7cが延設されている。他方の
梁8には、中央に荷重変換器のケース9等に固定した固
定支持部8aを有し、この固定支持部8aの両側には荷
重方向に薄い板状の、上記梁7の起歪部7b、7Cと対
応した起歪部8b、8cが延設されている。
両起歪部7bと7c、8bと80とは第2図(ロ)の一
点鎖線りに対して対称形をなす。両梁7および8の両端
は剛性の大きい連結部10 、 l lを介し一体に成
形されあるいは溶接、ポル1−等の周知の固定手段にて
連結されている。各起歪部の荷重方向に自交する平面ず
なわら、各起歪部7b。
7Cの上面、8b 、8cの下面のそれぞれには、梁の
長手方向と平行にひずみゲージ5l−88が接着、融着
、蒸着等の手段にて添着されている。
起歪部7b、7cおよび8b、8cの梁7,8の中央か
ら離れた部分には、ひずみゲージS ]、 、 S4 
、S5 、SRが、中央寄りの部分には、ひずみゲージ
S 2 、 S 3 、 S 6 、 S 7が添着さ
れている。
すなわち、荷重導入部7aに荷重Fが負荷された場合、
ひずみゲージsi 、84.85.S8が添着された梁
の部分には引張ひずみが生じ、ひずみゲージS 2 、
 S 3 、 S (+ 、 S 7が添着された位置
には圧縮ひずみが生じる。ひずみゲージは第4図に示す
ように荷重Fによって引張ひずみを生じるひずみゲージ
と圧縮ひずみを生じるひずみゲージを隣接してポイート
スl−ンブリッジ回路を二重に形成接続する。このホイ
ーl−ストンブリッジを構成するひずみゲージの相対向
する結線部a、b間に入力e1を供給し、他の結線部C
3(1間から出力eoを取り出す。尚、ひずみゲージに
よる回路は、4枚のひずみゲージによる一重の小イート
ス)−ンブリッジ回路であっても測定用能である。
次に、上記第2図に示す受感部の作用を説明する。測定
荷重Fが荷重導入部7aに加わると、固定支持部8a方
向に荷重導入部7aが移動して両梁7,8に曲げモーメ
ン1〜が発生する。その結果上側の梁7は略U字状に、
下側の梁8は略逆11字状に撓み、ひずみゲージSl 
、S4 、S5.S8には引張Uずみが、ひずみゲージ
S2.S3.S6、S7には圧縮ひずみが発生する。梁
の連結部10.11は、梁の長手方向に自由移動するた
め、従来の両端固定梁と異なり張力が発生せず、良好な
荷重−出力特性を得ることができて、荷重に比例した出
力を第4図に示す結線部c、d間から出力eOを取り出
すことができる。また、固定支持部8aには無理な力が
掛からずケース9との間のすべり等によるヒステリシス
が発生することはないため高精度の保持か可能である。
第3図は、第2図の受感部と同様のものをケースに組込
んだ場合の実施例を示す正面断面図で、ケース12は荷
重導入部7aを通す大径の化121〕を有する蓋12a
と固定支持部8aを固定する孔12dを有する台12c
とからなり、台12C下には、大径の窪み12eを設け
である。蓋12aと台12Cは両者で受感部を収納する
収納室12「が形成されている。ケース12に固定した
固定支持部8aの中央に貫通孔8dを穿設し、この貫通
孔8dにポルI〜状の連結ロッド13(ここではポル1
−状であるが柱状でもよい)を嵌入し、その頭部13a
と反対側の尾部13bに設けたねじが、荷重導入部7a
のねし穴7dにねじ込み固定されている。荷重導入部7
aとケース蓋12aの大径孔12bとの間および連結ロ
ッド頭部13aとケース台12Cの窪み12eとの間は
、各々にロー例けまたは溶接された同一面積、同一剛性
の金属ダイヤフラム14および15で密閉されている。
この金属ダイヤフラムJ4゜15によって密閉されて収
納室12「の容量は、測定荷重Fが加わっても荷重導入
部7aと連結ロッド13が相互に固定されて移動するた
め、収納室12fの内部気圧が変化して荷重Fに反力を
与えることはない。また、外気圧の変化が荷重Fに対向
し受感部へ外気圧が影響することもない。
以上詳述したように本発明によれば、荷重方向に薄い2
つの梁を荷重方向に一定の間隔をおいて二段に重ね且つ
これら2つの梁の両端を連結部を介して互いに一体に成
形しあるいは強固に連結し、一方の梁の中央に荷重導入
部を設け、他方の梁の中央に設けた固定支持部で反力を
受は持つように受感部を構成したので、荷重を受けて梁
が涜むときに荷重点の横方向移動がなく、また、連結部
によって連結された梁の両端部が固定点と荷重点とを結
ぶ軸線に対しほぼ対称的に自由に動き得るため梁に張力
が発生せず、荷重−出力特性が直線性を保ち、且つケー
スへの固定部分に無理な力が掛からずすべり等によるヒ
ステリシスの影響もない高精度な荷重変換器を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の両端固定型の梁からなる荷重変換器の受
感部の正面図、第2図(イ)は本発明に係る荷重変換器
の受感部の平面図、(ロ)は同正面図、第3図は本発明
に係る荷重変換器の一例の構成を示す正面断面図、第4
図は第2図に示す実施例のひずみゲージの接続回路図で
ある。 81〜S8・・・ひずみゲージ、 F・・・測定荷重。 7 、8−・・梁、  7a−・荷重導入部J  7b
、7c。 8b、8C・・・起歪部、  3a・・・固定支持部、
9゜12・・・ケース、  10.11・・・連結部、
  13・・・連結四ツ1包 14,15°゛°ダイヤ
フラム、  ei・・・入力、  eo・・・出力。 特許出願人 株式会社共和電業 第   1  図 第  3  図 第   4  図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ひずみゲージによって受感部に加わる荷重の大き
    さを電気的に測定する荷重変換器において、荷重方向に
    薄い2つの梁を荷重方向に一定の間隔をおいて二段に重
    ね且つこれら2つの梁の両端を連結部を介して互いに一
    体に成形しあるいは強固に連結し、一方の梁の中央を荷
    重導入部とし、他方の梁の中央を固定支持部として受感
    部を構成し、前記2つの梁の一方または双方の梁の曲げ
    モーメント発生箇所にひずみゲージを添着したことを特
    徴とする荷重変換器。
  2. (2)固定支持部中央に貫通孔を設け、この貫通孔に嵌
    入した連結ロッドの一端を荷重導入部に固定すると共に
    、荷重導入部とケースとの間および連結ロッドの他端と
    ケースとの間を金属ダイヤフラムで密閉し、受感部への
    外気圧の影響をなくした特許請求の範囲i1項記載の荷
    重変換器。
JP12121782A 1982-07-14 1982-07-14 荷重変換器 Granted JPS5912326A (ja)

Priority Applications (1)

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JP12121782A JPS5912326A (ja) 1982-07-14 1982-07-14 荷重変換器

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JP12121782A JPS5912326A (ja) 1982-07-14 1982-07-14 荷重変換器

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JPS5912326A true JPS5912326A (ja) 1984-01-23
JPS6335929B2 JPS6335929B2 (ja) 1988-07-18

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