JPS59168329A - Electrostatic capacity type load measuring device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform stable, highly accurate load measurement, by providing the central position of electrodes forming a capacitor at a point, which is separated from a hollow circular cylinder tube, to the one end of which the load is applied, by about 1/2 the length of the beam, in such a way that an external force other than the load to be measured is hard to be applied. CONSTITUTION:A flange 171 forms the movable end of a hollow circular cylindrical beam 11 having a length l. Cross shaped movable electrodes 14 are provided on the flange 171. A pair of fixed electrodes 12 and 13, which form four sets of load measuring capacitors together with the electrodes 14, are provided on a fixed end 172 of the beam 11. The central position of the electrodes 12 and 13 is a half point of a length l. Meanwhile, in order to eliminate the effect in the axial direction, the electrodes 14 are protruded from the electrodes 12 and 13 by a specified amount DELTAl. The hollow part of the beam 11 is a vacuum or filled with an inactive gas. In this constitution, the effects of external forces such as bending moment and torsional moment other than the load are hard to be applied. Bonding agent is not used. The detected outputs of a plurality of the capacitors are differentially processed. Thus the stable, highly accurate load measurement can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は静電容量式荷重測定器、特に測定荷重以外の
力、例えば曲げモーメントまたはねじりモーメント等が
作＃Ｊしてもこれらの影響をキャンセルし得るｉＷ極構
造をも′〕荷重測定器に関する。[Detailed description of the invention] [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to a capacitive load measuring device, in particular, to a capacitance type load measuring device, which is particularly designed to overcome the effects of forces other than the measured load, such as bending moments or torsional moments. This invention also relates to a load measuring device with an iW pole structure that can be canceled.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来、コ（７）　ｌ’４ｊ（の測定器としてはストレイ
ン、’ｆ−ジ（５ｔｒａｉｎ　Ｇａｇｅ　）式のものが
良く知られている。Conventionally, the strain and 'f-train Gage type instruments are well known as measuring instruments for K(7)l'4j.

第１図はかかる測定器の概略を示す構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing an outline of such a measuring device.

これは、支持部３に一端を固定された片持梁１の両面に
、それぞれ接着層４を介して金属または半導体ストレイ
ンゲージ２を貼り付けて構成される。This is constructed by attaching metal or semiconductor strain gauges 2 to both sides of a cantilever beam 1 whose one end is fixed to a support part 3 via an adhesive layer 4, respectively.

架１に図の如き集中荷重Ｗが作用すると、上側のゲージ
は伸び、下側のゲージは縮むことからその抵抗値が変化
するので、この抵抗変化から荷重Ｗを測定する。かかる
測定器は、構造が極めて簡単であるため最も多く使用さ
れている反面、次のような欠点を有している◇ １）ストレインゲージの梁への接着が通常は有機系の接
着剤等によって行なわれるため、いわゆる接着剤のクリ
ープ現象やひ！われ等によるリラグゼーション（ゆるみ
）が測定器の再現性と安定性に悲影響を及ぼすばかりで
なく、接着層の経年変化によって長期安定性が悪くなる
。When a concentrated load W as shown in the figure is applied to the frame 1, the upper gauge expands and the lower gauge contracts, resulting in a change in resistance value, and the load W is measured from this resistance change. Although such measuring instruments are most commonly used because of their extremely simple structure, they have the following drawbacks: ◇ 1) The strain gauge is usually attached to the beam using an organic adhesive, etc. Because of this, the so-called adhesive creep phenomenon occurs! Not only does the relaxation (loosening) caused by us have a negative impact on the repeatability and stability of the measuring instrument, but also the long-term stability deteriorates due to aging of the adhesive layer.

２）接着剤の吸湿によりその絶縁抵抗が変化し、信頼性
が低下する。2) Moisture absorption of the adhesive changes its insulation resistance, reducing reliability.

３）ストレインゲージのゲージファクターやゲージ抵抗
値の温度係数が大きく、かつ個々のバラツキも大きい。3) The temperature coefficient of the strain gauge's gauge factor and gauge resistance value is large, and the individual variations are also large.

４）ストレインゲージの抵抗変化率ΔＲ／Ｒが数パーセ
ント程度で小さいため、感度が悪く高精度化が難かしい
。4) Since the resistance change rate ΔR/R of the strain gauge is small, on the order of several percent, the sensitivity is poor and it is difficult to achieve high accuracy.

５）ストレインゲージはその機緘的強度が小さいため、
過負荷や衝撃負荷によって破損し易い。また、接着層に
塑性変化が生じ易い。5) Because strain gauges have low mechanical strength,
Easily damaged by overload or impact load. In addition, plastic changes are likely to occur in the adhesive layer.

６）測定すべき荷重以外の外力、すなわち曲げモーメン
トやねじりモーメントの影響を受は易い。6) It is easily affected by external forces other than the load to be measured, that is, bending moments and torsional moments.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明はこれらの諾意に鎚みてなされたもので、測定
荷重以外の外力の影響を受は離＜く、安定かつ高精度な
静電容量式荷重測定器を提供することを目的とする。The present invention has been made with these understandings in mind, and it is an object of the present invention to provide a stable and highly accurate capacitive load measuring instrument that is not affected by external forces other than the measuring load.

〔発明の要点〕[Key points of the invention]

その特徴は、各端部がそれぞれ７ランジによって密閉さ
れた中空円筒状梁内に、断面が十文字状の可動電極の各
々にそれをはさんで１対の固定電極を配置してコンデン
サを形成するととも幌、電極部の中心位置を梁の長さの
略１／２のところにあるようにし、かつ可動電極と固定
電極の重なる部分が梁の長さの略１／３以下となるよう
にフンデ、ンサ電極部を構成することにより、ねじりモ
ーメントや曲げモーメントの影響を受けず、高精度で安
定な荷重測定ができるようにした点にある。Its feature is that a capacitor is formed by arranging a pair of fixed electrodes between each movable electrode with a cross-shaped cross section in a hollow cylindrical beam whose ends are each sealed by seven flange. Place the hood so that the center position of the electrode part is approximately 1/2 of the length of the beam, and the overlap between the movable electrode and the fixed electrode is approximately 1/3 or less of the length of the beam. By configuring the sensor electrode section, it is possible to perform highly accurate and stable load measurement without being affected by torsional moments or bending moments.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

この発明の詳細な説明する前に、その測定原理について
説明する。Before explaining the present invention in detail, its measurement principle will be explained.

第２図はこの発明の測定原理を説明するための説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the measurement principle of the present invention.

すなわち、同図（５）はパイプ状の梁１１に曲げモーメ
ン）Ｍが作用する場合であり、原点０およびＸ、ｙ座標
を同図の如くとったとき、梁１１の先端Ｐにおける中立
軸の接線Ｑの方程式は、ｙ＝に１（ｘ−−）、Ｋ、−Ｍ
４　　　　・・・・・・（１）２　　　　　　２Ｅ！ の如く表わされる。なお、（１）式において、Ｅはヤン
グ率、■は梁の断面二次モーメント、ｌは梁の長さであ
る。つまり、（１）式で示される直線はＸ−（を中心に
変化することを示している。In other words, (5) in the same figure shows the case where bending moment ) M acts on the pipe-shaped beam 11. When the origin 0 and the X, y coordinates are taken as shown in the figure, the neutral axis at the tip P of the beam 11 is The equation for the tangent Q is y = 1(x--), K, -M
4 ・・・・・・(1)2 2E! It is expressed as follows. In equation (1), E is Young's modulus, ■ is the moment of inertia of the beam, and l is the length of the beam. In other words, the straight line represented by equation (1) changes around X-(.

一方、同図０の如く、この梁１１に集中荷重Ｗが作用す
る場合の、梁の先端Ｐにおける中立軸の接線の方程式Ｑ
は、 １３　　　　　ＷＩ Ｙ　＝に２．（Ｘ　−）　、Ｋ２−刀、　　　・−曲（
２）の如く表わされることが知られている。つまり、こ
の直線はＸ−百を中心に変化する。以上のことから、曲
げモーメン）Ｍの影響をできるだけ少なくして集中４η
止Ｗを測定するためには、本発明者等が柚々の研究を重
ねた結果、第２図（Ｑの如く梁１１の内部に上記点Ｐと
同様の動きをする可動電極１４と、梁１１の支持部１５
と同様の動きをする１対の固定電極１２，１３とを設け
、その中心位置が支持部１５より７／３のところにある
ようにするとともに、電極部の長さはｌ／３以下にする
と良いことが確かめられている。このとき、固定電極１
２，１３と可動電極１４とによってコンデンサが形成さ
れるが、集中荷重Ｗが作用したときの容′ＩＩｋＣＩ、
Ｃ２は次の如く表わされる。なお、Ｃ１は可動電極１４
と固定型ａ１２によって、またＣ２は司ｖＪ電極１４と
固定電極１３によってそれぞれ形成されるコンデンサの
容量である。On the other hand, as shown in Figure 0, when a concentrated load W acts on this beam 11, the equation Q of the tangent to the neutral axis at the tip P of the beam is
is 13 WI Y = 2. (X −), K2-sword, ・-song (
2) is known to be expressed as follows. In other words, this straight line changes around X-100. From the above, we can minimize the influence of bending moment) M and concentrate 4η
In order to measure the stop W, as a result of extensive research by the present inventors, it was found that a movable electrode 14 that moves in the same manner as the above point P is placed inside the beam 11 as shown in FIG. 11 supporting parts 15
A pair of fixed electrodes 12 and 13 that move in the same manner as above are provided, and the center position thereof is located 7/3 from the support part 15, and the length of the electrode part is set to 1/3 or less. It has been confirmed that it is good. At this time, fixed electrode 1
2, 13 and the movable electrode 14 form a capacitor, and when a concentrated load W is applied, the capacitance 'IIkCI,
C2 is expressed as follows. Note that C1 is the movable electrode 14
and fixed type a12, and C2 is the capacitance of the capacitor formed by the conductor vJ electrode 14 and the fixed electrode 13, respectively.

ここに、ｌ）ｏは可動電極と固定邂極間の間隙、εは電
極間の誘電率、Ｋ２は（２）式で示される梁の材料によ
って決まる定数、ａは各電極の幅、ｌは梁の長さである
。Here, l)o is the gap between the movable electrode and the fixed electrode, ε is the dielectric constant between the electrodes, K2 is a constant determined by the material of the beam shown in equation (2), a is the width of each electrode, and l is It is the length of the beam.

（３）　、　（４）式から が得られ、集中荷重Ｗを容量Ｃ１，Ｃ２の関数として求
めることができる。この場合、同図い〕の如き曲げモー
メントＭが作用しても、可動紙８１４は梁１１の支持部
１５から１！／３の点を中心にして対称に変位するので
、静電容ｆｆｉ　Ｃ１１”２はその平均距離が変わらず
一定値Ｃ（−Ｃ１＝Ｃ２）となる。(3) and (4) are obtained, and the concentrated load W can be determined as a function of the capacitances C1 and C2. In this case, even if a bending moment M as shown in FIG. Since the displacement is symmetrical about the point /3, the average distance of the capacitance ffi C11''2 does not change and becomes a constant value C (-C1=C2).

つまり、上記（５）式が零となって曲げモーメン）Ｍに
対して不感とすることができるＯ 次に、ねじりモーメン賑に対して不感とするための電極
構造と、その配線方法について説明する。In other words, the above equation (5) becomes zero, making it insensitive to the bending moment (M).Next, we will explain the electrode structure and its wiring method to make it insensitive to the torsional moment. .

第３図はかかる電極構造とその配線方法を説明するため
の電極断面図である。FIG. 3 is an electrode cross-sectional view for explaining such an electrode structure and its wiring method.

同図からも明らかなように、可動電極１４は４枚の電極
板をその断面が十文字形に形成されるとともに、そのｖ
ｔｔ極中心軸は梁１１の中立軸と一致する如く図示され
ない梁の一端に取り付けられる。As is clear from the figure, the movable electrode 14 is formed of four electrode plates having a cross-shaped cross section, and
The tt pole central axis is attached to one end of the beam (not shown) so as to coincide with the neutral axis of the beam 11.

また、梁の他端には、該中文字形可動電極１４の４枚の
電極板に各々１対の、計８枚の固定電極１２．１３が可
動電極１４と所定の間隙ｂｏをもって対向配置されてい
る。そし−Ｃ１可動直極を挾んで隣り合うもの同志が互
いに結線され、４つの端子２１〜２４へ接続されている
。こ＼で、梁１１に同図の如きねじりモーメン）Ｔが作
用すると、可動ｔｉｔ極１４のみが点線の如く回転する
。いま、例えば端子２３に〕いて着目すると、ここには
可動電極１４と固定電極１２．１２によって形成される
２つのコンデンサが存在し、上記の回転に伴ってその一
方の容量は増加するのに対し他方は減少するが、その和
は一定である。同様のことが端子２１，２２および２４
についても当てはまり、結局は、ねじりモーメン）Ｔに
対して見かけ上の容Ｍ変化がなく、シたがって先の（５
）式は零となり、この測定器はねじりモーメントＴに対
して不感とすることができる。Further, at the other end of the beam, a total of eight fixed electrodes 12.13, one pair for each of the four electrode plates of the middle letter-shaped movable electrode 14, are arranged facing the movable electrode 14 with a predetermined gap bo. There is. Then, those adjacent to each other with the movable straight pole C1 in between are connected to each other and connected to four terminals 21 to 24. Now, when a torsional moment (T) as shown in the figure acts on the beam 11, only the movable tit pole 14 rotates as shown by the dotted line. For example, if we focus on the terminal 23, there are two capacitors formed by the movable electrode 14 and the fixed electrode 12.12, and the capacitance of one of them increases with the rotation described above. The other decreases, but the sum remains constant. The same applies to terminals 21, 22 and 24.
This also applies to the torsional moment)T, so there is no apparent change in the shape
) becomes zero, and this measuring device can be made insensitive to the torsional moment T.

次に、集中荷重Ｗが第４図の如く、図の水平方向に対し
てθの角度をもって作用した場合について考える。なお
、第４図はかかる場合を説明するための説明図である。Next, consider the case where the concentrated load W acts at an angle θ with respect to the horizontal direction in the figure, as shown in FIG. Note that FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining such a case.

任意方向の荷重Ｗは、同図の如く水平方向成分Ｗｙと垂
直方向成分ＷＸとに分けて考えることができる。そこで
、可動電極１４と端子２４，２３゜２２および２１との
間の静畦容量をそれぞれＣＩＸ。The load W in any direction can be divided into a horizontal component Wy and a vertical component WX as shown in the figure. Therefore, the static ridge capacitance between the movable electrode 14 and the terminals 24, 23, 22, and 21 is expressed as CIX.

Ｃ２Ｘ　＋　ｃｌ、およびＣ２，とすると、Ｗｘ、Ｗ、
ニョル静電容量の変化は、先の（５）式と同様に、ＷＸ
に関して Ｗ、に関して の如く表わされ、これを合成した値Ｓは、一　　　　Ｗ
　　　・・・・・・（８）１２ｇｌ恥 と１．仁って集中荷ｆｉＷの測定が行なわれる。また、
ＳＸとＳｙとの比をとれば、 となって荷重Ｗがか＼つている方向を判別することも可
能である。If C2X + cl and C2, then Wx, W,
The change in Nyol capacitance is expressed as WX as in equation (5) above.
is expressed as W with respect to
・・・・・・(8) 12gl shame and 1. At the same time, the concentrated load fiW is measured. Also,
By taking the ratio of SX and Sy, it becomes possible to determine the direction in which the load W is being applied.

上式にもとづいて荷重Ｗおよびその方向（ｔａｎθ）を
求めるには、例えば第５図の如くする。なお、第５＃Ａ
は任意方向に加わる荷重の測定方式を示すブロック図で
ある。すなわち、Ｌ述の如き容量Ｃ１ｘ、Ｃ２□Ｃ１ｙ
ｌ＃Ｃ２ｙをセンサ３’ｌｌ、３１２ニＪ：’）測定し
、上記（６）　、　（７）式の演算をアナログ演算器３
２１．３２２においてそれぞれ行ない、これらをＡ／Ｄ
ｉ侯に３３１ｐ３３ｚを介してそれぞれディジタルｆｄ
に変換した後、例えばマイクロコンピュータの如きディ
ジタル演算装置３４にて（８）　、　（９）の演算をす
ることにより求めることができる。なお、３５は演算結
果を表示する表示装置である〇第６図はこの発明の実施
例を示す側断面図である。同図において、１１は中空円
筒状の梁、１２゜１３は固定電極、１４は可動電極、１
６１，１６２は絶縁体、１７１，１７２は７ランジであ
る。The load W and its direction (tan θ) can be determined based on the above equation as shown in FIG. 5, for example. In addition, No. 5 #A
2 is a block diagram showing a method for measuring a load applied in an arbitrary direction. FIG. That is, the capacitance C1x, C2□C1y as described in L
l#C2y is measured by the sensor 3'll, 312niJ:'), and the above equations (6) and (7) are calculated using the analog calculator 3.
21 and 322 respectively, and these are A/D
Digital FD via 331p33z to I Hou respectively
It can be obtained by performing the calculations (8) and (9) in a digital calculation device 34 such as a microcomputer. Note that 35 is a display device for displaying the calculation results. FIG. 6 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a hollow cylindrical beam, 12°, 13 is a fixed electrode, 14 is a movable electrode, 1
61 and 162 are insulators, and 171 and 172 are 7 lunges.

中空円筒状の梁１１の各端部には、それぞれ７ランジ１
７１，１７２がチグ（ＴＩＧ）溶接や電子ビーム溶接等
の周知の溶接法により取り付けられており、これによっ
て架内を密閉状態にする。そして、７ランジ１７１には
第３図で説明した如く、その断面が十文字形に形成され
た可動厩８ｉｉ１４が溶接等によって取り付けられる一
方、７ランジ１７２には絶縁体ｊ６．　、１６２を介し
て固定電極１２　、１３が可動電極１４の４つの電極を
それぞ１し挾むように取り付けられる。司ｖＪ電極１４
の長さｌｄは梁１１の長ざをｅとするとき　２ｚ≦ｌｄ
＜ｌの如く設Ｊ１され、また、固定電極１２，１３の長
さはそれぞれｌ／３以下で、その中心位置は梁１１の長
さ方向の中心位置と一致するところに置かれる。Each end of the hollow cylindrical beam 11 has 7 flange 1.
71 and 172 are attached by a well-known welding method such as TIG welding or electron beam welding, thereby sealing the inside of the rack. As explained in FIG. 3, the movable stable 8ii14 whose cross section is formed in the shape of a cross is attached to the 7 flange 171 by welding or the like, while the insulator j6. , 162, the fixed electrodes 12 and 13 are attached so as to sandwich the four electrodes of the movable electrode 14, respectively. Tsukasa vJ electrode 14
The length ld is when the length of the beam 11 is e, 2z≦ld
The fixed electrodes 12 and 13 each have a length of 1/3 or less, and their center positions match the center position of the beam 11 in the length direction.

絶縁体１６１，１６２は例えばマイラ、セラミックス等
からなり、固定電極１２　、．１３との固定はメタライ
ズ、ネジ止め等によって強固に行なわれるが１人ｕ等の
金属を蒸着して電極を形成するようにしてもよい。また
、可動屯＆１４と固定電極１２　、　Ｉ３との間ＶｄＡ
　ｂｏは、最大曲げモーメントが加わったとき、平均変
位Δｄとの比（Δｄ／ｂｏ）が０３程度となるように設
計される。この値は、上記（５）式または（８）式に比
例するＬよとなるから、これが大きいということは測定
感度が大きく、シたがって高精度の測定が可能であるこ
とを表わしている。なお、気密にされた架内は真空にす
るか、または乾燥空気、不活性ガスもしくはオイル等に
よって充たすことにより、誌駐率の変化を極力抑えるこ
とが高精度の測定を行なう上からも望ましい。また、上
記の可動電極１４は固定に極１２，１３と重なる部分よ
りわずかにはみ出す如く、つまり固定電極１２．１３よ
りａｌｌだけ長く形成される０こうすることにより、同
図の、ＡＥ右方向に軸力が作用しても転極部の実効面積
は変わらず、したがって軸力による影響を受けないよう
にすることが可能となる。The insulators 161, 162 are made of mylar, ceramics, etc., and the fixed electrodes 12, . 13 is firmly fixed by metallization, screwing, etc., but the electrodes may also be formed by vapor depositing a metal such as a metal. In addition, VdA between the movable tube &14 and the fixed electrode 12, I3
bo is designed so that when the maximum bending moment is applied, the ratio (Δd/bo) to the average displacement Δd is about 03. Since this value is L, which is proportional to the above equation (5) or (8), a large value indicates that the measurement sensitivity is large and therefore highly accurate measurement is possible. In order to perform highly accurate measurements, it is desirable to evacuate the airtight rack or fill it with dry air, inert gas, oil, etc. to suppress changes in the parking rate as much as possible. In addition, the above-mentioned movable electrode 14 is formed so as to slightly protrude from the portion overlapping with the fixed poles 12 and 13, that is, to be longer than the fixed electrodes 12 and 13 by all. Even if an axial force acts, the effective area of the pole reversing portion does not change, and therefore it is possible to avoid being affected by the axial force.

第７図はこの発明の他の実施例を示す構造シミ面図であ
る。すなわぢ、この実施例は、電極の中心位置が梁１１
の長さの中心と一致する点は第６図の場合と同様である
が、固定電極の１２．１３の長さが第６図の場合よりも
長くなっていて（嬉６図の場合はｌ／３、第７図の場合
は２１／３よりも若干短い程度）、可動電極１４と重な
る部分が略ｅ／３となっている点が特徴である。したが
って、固定電極１２，１３および可動電極１４の自由端
は、それぞれの固定端から略２１／３の位置にあるとい
うことができる。FIG. 7 is a structural sectional view showing another embodiment of the present invention. In other words, in this embodiment, the center position of the electrode is at the beam 11.
The point that coincides with the center of the length of /3, which in the case of FIG. 7 is slightly shorter than 21/3), and the portion overlapping with the movable electrode 14 is approximately e/3. Therefore, it can be said that the free ends of the fixed electrodes 12, 13 and the movable electrode 14 are located approximately 21/3 from the respective fixed ends.

第８図は第６図および第７図に示される電極構造をフラ
ンジの方向から見た断面図、第９図はその電気的な等価
回路を示す回路図である。すなわち、拍８図は笥３図を
より具体的に示したもので、絶縁体１６１，１６２およ
び７ランジ１７１，１７２を除いて考えれば全く同様で
あるので、その説明は省略する。また、第９図は第６，
７図に共通な電気的等価回路であり、同図の破線で囲ま
れた容量値をペアにして測定することにより、それぞれ
の方向の荷重を求めることができる。FIG. 8 is a sectional view of the electrode structure shown in FIGS. 6 and 7, viewed from the flange direction, and FIG. 9 is a circuit diagram showing its electrical equivalent circuit. That is, the 8th figure shows the 3rd figure more specifically, and since it is completely the same except for the insulators 161, 162 and the 7 lunges 171, 172, the explanation thereof will be omitted. Also, Figure 9 shows the 6th,
This is an electrical equivalent circuit common to FIG. 7, and by measuring the capacitance values surrounded by broken lines in the figure in pairs, the load in each direction can be determined.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によねば、次の如き種々の利点
を得ることができる。As described above, according to the present invention, the following various advantages can be obtained.

１）検出部に有θ３（系の接着剤を使用していないので
、再現性および短・長期安定性を改善することができる
。1) Since no θ3 type adhesive is used in the detection part, reproducibility and short- and long-term stability can be improved.

２）検出方式を“差動的な静電容量検出方式′にしたた
め、温度による誤差が相殺され、温度特性が改善される
。2) Since the detection method is a "differential capacitance detection method," errors due to temperature are canceled out, and temperature characteristics are improved.

３）ば極変化率（Δｄ／ｂｏ）を０３程度に大きくする
ことができるので、感度か向−ヒし高精度化が実現され
る。3) Since the polarity change rate (Δd/bo) can be increased to about 0.03, the sensitivity is improved and high accuracy is achieved.

４）検出部を完全な密閉構造にした＼め、湿度による誘
電率の変化がない。。4) Since the detection part has a completely sealed structure, there is no change in dielectric constant due to humidity. .

５）電極構造を工夫することにより、測定荷重以外の曲
げモーメントまたはねじりモーメントの影響をキャンセ
ルすることができる。5) By devising the electrode structure, it is possible to cancel the effects of bending or torsion moments other than the measurement load.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は荷重測定器の従来例を示す概略図、第２図はこ
の発明の測定原理を説明するための原理図、第３図はね
じりモーメントの影響を除去するだめの電極構造を示す
構造断面図、第４図は任意方向の荷重が作用する場合を
説明するための説明図、第５図は任意方向に作用する荷
重測定方式を示すブロック図、第６図はこの発明の実施
例を示す構造断面図、第７図はこの発明の他の実施例を
示す構造断面図、＃ｔ’！：８図は第６図および第７図
の電極構造を別の方向から見た構造断面図、第９図はそ
の電気的な等価回路を示す回路図である。 符号説明 １．１１・・・・・・梁、２・・・・・・ストレインゲ
ージ、３゜１５・・・・・・葉の支持部、４・・・・・
−ｗＭ層１．１２　＊、１３・−・・・・固定酊極、１
４・・・・・・可動電極、１６１，１６２・・・・・・
絶縁体、１７１１１７２・・川・７ランジ、２１〜２４
・・・・・・端子、３１１，３１２・・・・・・容鍬セ
ンサ、３２１，３２２・・・・・・アナログ演算器、’
３３１　、３３２・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、３４・−
・・−・ディジタル演算器、３５・・・・−・表示２ｇ
代）」１人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　　清 面　１　因 第　３　図 第４図 ９２図 第５図 第６図 ／１ 第９図 第　７　図Fig. 1 is a schematic diagram showing a conventional example of a load measuring device, Fig. 2 is a principle diagram for explaining the measurement principle of the present invention, and Fig. 3 is a structure showing an electrode structure to eliminate the influence of torsional moment. 4 is an explanatory diagram for explaining the case where a load is applied in an arbitrary direction, FIG. 5 is a block diagram showing a method for measuring a load acting in an arbitrary direction, and FIG. 6 is an example of the present invention. FIG. 7 is a structural sectional view showing another embodiment of the present invention, #t'! 8 is a structural sectional view of the electrode structure shown in FIGS. 6 and 7 viewed from another direction, and FIG. 9 is a circuit diagram showing its electrical equivalent circuit. Symbol explanation 1.11... Beam, 2... Strain gauge, 3゜15... Leaf support, 4...
-wM layer 1.12 *, 13 --- Fixed drunkenness, 1
4...Movable electrode, 161, 162...
Insulator, 1711172...kawa 7 lunge, 21-24
...Terminal, 311, 312 ... Capacity hoe sensor, 321, 322 ... Analog computing unit, '
331, 332...A/D converter, 34...
...--Digital calculator, 35...--Display 2g
1 person Patent attorney Akio Namiki Agent Patent attorney Kiyomen Matsuzaki 1 Cause 3 Figure 4 Figure 92 Figure 5 Figure 6/1 Figure 9 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■）中空円筒状の梁の各端部にそれぞれ第１゜第２７ラ
ンジを固着して該架内を密閉し、密閉された架内にその
長さ方向に延びる４枚の電極板をそめ断面形状が十文字
形となるように組み合わせかつその中心軸が前記梁の中
心軸と一致するように前記第１７ランジに固定してなる
可動電極板と、該４枚の可動電極板の各々にこれを所定
の間隙をもって挾み前記第２の７ランジに固定されてな
る１対の固定電極板とを配置し、該可動電極板と１対の
固定車極板とが重なる電極部の中心位置が前記梁の長ざ
の略１／２のところにあるようにしてなることを特徴と
する静電容量式荷重測定器。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の静電容量式荷重測定
器において、前記可動電極板と固定車極板とが重なる電
極部の長さを梁の長さの略１／３以下とすることを特徴
とする静電容量式荷重測定器０ ３）特ｉｆ”ｌ’　ｌ’（求の範囲第１項または蛤２項
に記載の＊ｐｍ容Ｍ式荷重測定器において、前記可動電
極板の固定電極板と重なる８１１分が固定電極板よりや
や長目に形成されてなることを特徴とする静電容量式荷
重測定器。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載の静電容量式荷重測定器において、前記密閉された架
内を真空にするが、または乾燥空気、不活性ガスもしく
はオイルを充填してなることを特徴とする静電容量式荷
重測定器。[Scope of Claims] (1) A 1° 27th flange is fixed to each end of a hollow cylindrical beam to seal the inside of the rack, and four plates extending in the length direction of the hollow cylindrical beam are installed. a movable electrode plate formed by combining the electrode plates so that the cross-sectional shape thereof is cross-shaped and fixed to the seventeenth flange so that the central axis thereof coincides with the central axis of the beam; and the four movable electrodes. A pair of fixed electrode plates are arranged on each of the plates with a predetermined gap between them and fixed to the second seven lunges, and the movable electrode plate and the pair of fixed car electrode plates overlap each other. A capacitance type load measuring instrument, characterized in that the center position of the section is located at approximately 1/2 of the length of the beam. 2. In the capacitive load measuring device according to claim 1, the length of the electrode portion where the movable electrode plate and the fixed vehicle electrode plate overlap is approximately 1/3 or less of the length of the beam. 3) In the *pm capacitance type load measuring device described in item 1 or item 2, if the movable electrode A capacitive load measuring device characterized in that the 811 minutes of the plate overlapping with the fixed electrode plate are formed to be slightly longer than the fixed electrode plate. 4) Any one of claims 1 to 3. The capacitive load measuring device according to any one of the above, wherein the sealed rack is evacuated or filled with dry air, inert gas, or oil. vessel.