JPH0748058B2 - 多分力・力検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３方向の力と３方向の
偶力とを同時に測定するための多分力・力検出器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の多分力ロードセルは従来から種
々の方式が知られており、例えば特公昭６３−６１６０
９号公報には、第４図に示すような構成のロードセルが
開示されている。このロードセルは枠体１の中央部に荷
重受部２を配置し、枠体１とこの荷重受部２の間をＸ方
向及びＹ方向を向く起歪部である計４個の角柱部３によ
り支えている。そして、角柱部３の枠体１側には可撓性
を有するフレクシャ４が形成され、角柱部３の荷重受部
２側に歪ゲージ５が取り付けられている。従って、Ｘ、
Ｙ、Ｚ方向の力が測定されると共に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
をそれぞれ中心とする偶力の測定を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の形式の種の多分
力ロードセルは、例えば自動車の車輪に加わる分力を測
定する場合に用いられるが、この場合には荷重受部２に
孔を設けて、この孔に車軸を挿通して測定することにな
る。この場合に、荷重受部２には相当に大きな力が加え
られ、荷重受部２と角柱部３との間がロードセルとして
の重要な要素である機械的剛性が低下し、多分力ロード
セルで最大の問題である分力間の相互干渉が発生する原
因となり、ストレート角柱であるため歪ゲージに発生す
る検出応力の分布が悪い。また、車軸と荷重受部２との
間に介在するベアリング部に回転により摩擦熱が発生
し、角柱部３に部分発熱となって伝達するので、角柱部
３に貼り付けた歪ゲージ５の温度特性に影響を及ぼし、
測定精度に誤差を介入する虞れが多分にある。

【０００４】本発明の目的は、上述の欠点を解消し、機
構的に強固でありながら応力分布が良く、出力の均一
化、偶力感度に優れ、かつ歪ゲージに荷重受部からの熱
が伝達し難い多分力・力検出器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る多分力・力検出器においては、枠体
の中央部に荷重受部を配置し、該荷重受部の中心部に交
点を有する互いに直交するＸ軸、Ｙ軸に沿った該荷重受
部の周囲の４個所にこれらＸ軸、Ｙ軸と直交する長溝を
設け、これらの長溝の外側に平板状フレクシャを形成
し、これらの平板状フレクシャと前記枠体との間をＸ
軸、Ｙ軸に沿って外側に向かうにつれ幅が広くなる４本
の起歪部により十字状に連結し、これらの起歪部の周囲
に多分力を検出するための歪ゲージを貼付したことを特
徴とするものである。

【０００６】

【作用】上記の構成を有する多分力・力検出器は、荷重
受部に加わる力を枠体との間に設けた等応力断面を有す
る起歪部において歪ゲージにより測定する。

【０００７】

【実施例】本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基
づいて詳細に説明する。

【０００８】第１図は多分力・力検出器の斜視図、第２
図は平面図、第３図は断面図を示し、この多分力・力検
出器本体は金属ブロックを加工して形成されている。リ
ング状の枠体１１に対して中央部には荷重受部１２が設
けられており、枠体１１と荷重受部１２の間はＸ軸、Ｙ
軸に沿った４個の起歪部１３ｘ、１３ｘ、１３ｙ、１３
ｙにより連結されている。荷重受部１２の中心には雄ね
じ部１４が設けられており、各起歪部１３は捩りつまり
偶力の伝達を軽減し、応力を均等化するために荷重受部
１２から枠体１１に向かうにつれ幅が広くなるようにし
た等応力断面に形成され、荷重受部１２のＸ軸上、Ｙ軸
上にはＸ軸、Ｙ軸とそれぞれ直交する方向に長溝１６
ｘ、１６ｘ、１６ｙ、１６ｙが設けられており、起歪部
１３に引張力と圧縮力が極力伝達されないように、荷重
受部１２と起歪部１３とは長溝１６ｘ、１６ｙの外側部
を構成する平板状フレクシャ１７ｘ、１７ｘ、１７ｙ、
１７ｙを介して接続されている。また、起歪部１３ｘ、
１３ｙのそれぞれの側面には歪ゲージ１８ｘ、１８ｙが
貼り付けられており、表裏面には歪ゲージ１８ｚが貼り
付けられている。

【０００９】上述のように構成した実施例では、例えば
荷重受部１２に対して力がＸ軸方向に作用した場合に
は、Ｘ軸方向の起歪部１３ｘに掛かる力は起歪部１３ｘ
と長溝１６ｘ間に設けられた平板状フレクシャ１７ｘの
変形によって吸収され、Ｙ軸方向の起歪部１３ｙのみに
作用し、起歪部１３ｙの両側面に貼り付けられた歪ゲー
ジ１８ｙの出力によってその力を検出することができ
る。また、Ｙ軸方向への力に対してはＸ軸方向の起歪部
１３ｘに貼り付けた歪ゲージ１８ｘの出力によって検出
することができる。更には、Ｚ軸方向への力に対しては
起歪部１３ｘ、１３ｙの表側と裏側に貼り付けた歪ゲー
ジ１８ｚの出力により検出することができる。また、力
がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の合成力である場合には、各軸
方向の力を測定してこれらのベクトル分を検出すればよ
い。

【００１０】更に、Ｘ軸を中心とする偶力に対して、外
側に向かうにつれ幅が広くなる起歪部１３ｘの内端は偶
力低減フレクシャとして働き、起歪部１３ｘに捩りを伝
達しないよう作用しており、Ｘ軸を中心とする偶力は起
歪部１３ｙのみによって支持されることになる。従っ
て、Ｘ軸を中心とする偶力はＹ軸方向の起歪部１３ｙの
表面及び裏面に貼り付けた歪ゲージ１８ｚの出力の差を
演算することによって求められ、Ｙ軸を中心とする偶力
に対しても起歪部１３ｘの表面及び裏面に貼り付けた歪
ゲージ１８ｚにより同様に測定できる。また、Ｚ軸を中
心とする偶力に対しては、起歪部１３ｘ、１３ｙの両側
面に貼り付けた歪ゲージ１８ｘ、１８ｙの出力を用いて
直接に測定することができる。

【００１１】この測定の過程において、荷重受部１２に
大きな力が加わっても各起歪部１３は比較的剛性の大き
な枠体１１に強固に取り付けられているために、起歪部
１３は荷重受部１２に加えられた力、或いは偶力を相互
干渉の分離能力を保持しつつ、１分力を極めて正確な曲
げ歪として検出することになる。また、荷重受部１２に
例えば車軸を取り付けた場合などで、摩擦力によって荷
重受部１２が加熱された場合においても、その熱は断面
積の小さな平板状フレクシャ１７を通してのみ歪ゲージ
１８が貼られている起歪部１３に伝達されるために、そ
の熱伝達は極めて悪く、歪ゲージ１８が熱による影響を
受けることが従来よりも少ない。

【００１２】更に、本発明に係る多分力・力検出器は偶
力発生点となる雄ねじ部１４を挟む平板状フレクシャ１
７ｙ〜１７ｙ間、フレクシャ１７ｘ〜１７ｘ間の長さ
が、従来の第４図に示されたロードセルのフレクシャ６
ｙ〜６ｙ間、フレクシャ６ｘ〜６ｘ間と比較して１／２
程度となって短いので、同一偶力に対しては検出感度が
２倍近く良好となる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る多分力
・力検出器は、荷重受部を支え荷重受部側では幅の狭い
起歪部を枠体に強固に取り付けているために荷重受部は
安定して保持され、更には荷重受部から起歪部側に伝達
する熱量が少量で、歪ゲージの熱特性に影響を及ぼす虞
れが少なく、等応力断面であるため出力が均一化される
と共に、偶力に対する検出感度も従来構造と比較して２
倍程度に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は斜視図である。

【図２】平面図である。

【図３】Ｙ軸に沿った断面図である。

【図４】従来の多分力ロードセルの斜視図である。

【符号の説明】

１１ 枠体 １２ 荷重受部 １３ 起歪部 １６ 長溝 １７ 平板状フレクシャ １８ 歪ゲージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枠体の中央部に荷重受部を配置し、該荷
   重受部の中心部に交点を有する互いに直交するＸ軸、Ｙ
   軸に沿った該荷重受部の周囲の４個所にこれらＸ軸、Ｙ
   軸と直交する長溝を設け、これらの長溝の外側に平板状
   フレクシャを形成し、これらの平板状フレクシャと前記
   枠体との間をＸ軸、Ｙ軸に沿って外側に向かうにつれ幅
   が広くなる４本の起歪部により十字状に連結し、これら
   の起歪部の周囲に多分力を検出するための歪ゲージを貼
   付したことを特徴とする多分力・力検出器。