JPH0231812B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0231812B2 JPH0231812B2 JP57205448A JP20544882A JPH0231812B2 JP H0231812 B2 JPH0231812 B2 JP H0231812B2 JP 57205448 A JP57205448 A JP 57205448A JP 20544882 A JP20544882 A JP 20544882A JP H0231812 B2 JPH0231812 B2 JP H0231812B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain gauge
- strain
- detects
- gauge group
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
- G01L5/1627—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of strain gauges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ビームに作用する力のうち各分力
をたの分力とは分離して、ビームの表面に貼り付
けた歪ゲージの電気抵抗変化として電気的に検出
する多分力検出器に関する。
をたの分力とは分離して、ビームの表面に貼り付
けた歪ゲージの電気抵抗変化として電気的に検出
する多分力検出器に関する。
近年、技術の急速な進歩に伴い船舶、車両、航
空機等が非常に厳しい条件で使用されるようにな
つて来ている。従つて、これ等の乗物に関する研
究開発を進めるためには、外的要因として実際ど
のような力及びモーメントが作用しているのかを
精密に計測することが要求される。そのため、従
来より多分力検出器が使用されている。
空機等が非常に厳しい条件で使用されるようにな
つて来ている。従つて、これ等の乗物に関する研
究開発を進めるためには、外的要因として実際ど
のような力及びモーメントが作用しているのかを
精密に計測することが要求される。そのため、従
来より多分力検出器が使用されている。
この種の検出器では、測定側フランジと固定側
フランジを弾性的に固定接続するビームの表面に
歪ゲージが貼り付けてある。測定側フランジに作
用する分力の大きさは、ビームに生じる歪から算
出されるもので、歪ゲージで形成したブリツジ回
路がゲージの電気抵抗の変化によつて非平衡出力
信号を発し、この信号値が分力に比例することを
利用している。
フランジを弾性的に固定接続するビームの表面に
歪ゲージが貼り付けてある。測定側フランジに作
用する分力の大きさは、ビームに生じる歪から算
出されるもので、歪ゲージで形成したブリツジ回
路がゲージの電気抵抗の変化によつて非平衡出力
信号を発し、この信号値が分力に比例することを
利用している。
しかしながら、上記の構成で外力の所定方向の
分力をそれ以外の分力から分離し、高精度で検出
するためには、歪ゲージの貼付位置、各ビームの
形状、寸法、材質、配置位置等の極めて厳しい条
件が課せられていて、分力相互の干渉による検出
誤差を実用上問題なく抑えることは極めて困難で
あつた。
分力をそれ以外の分力から分離し、高精度で検出
するためには、歪ゲージの貼付位置、各ビームの
形状、寸法、材質、配置位置等の極めて厳しい条
件が課せられていて、分力相互の干渉による検出
誤差を実用上問題なく抑えることは極めて困難で
あつた。
この発明の目的は、上に述べた先行技術の欠点
を排除し、構造が簡単で、製造コストが低減で
き、各分力を他の分力と干渉させないで、精密に
出力を生じる歪ゲージの貼付、及びこれ等の歪ゲ
ージによつて構成されたブリツジ回路を提供する
ことにある。
を排除し、構造が簡単で、製造コストが低減で
き、各分力を他の分力と干渉させないで、精密に
出力を生じる歪ゲージの貼付、及びこれ等の歪ゲ
ージによつて構成されたブリツジ回路を提供する
ことにある。
上記の目的は、この発明により、固定側フラン
ジと、この固定側フランジに対向する測定側フラ
ンジと、両フランジの中心軸線であるＺ軸に平行
に固定され、一方の辺が他方の辺に比べて充分薄
い断面を有し、広い側面がZX平面に平行で、こ
のZX平面に同じ間隔を保つて二つの対をなし、
狭い側面がZY平面に対し間隔を保つて二つの対
をなす平板状の四本のビームと、上記ビームの両
端の表面及び裏面にそれぞれ対にして貼り付け
た、ビームの軸方向の歪を検知する第一歪ゲージ
群と、ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビー
ムの軸方向の歪を検知する第二歪ゲージ群と、ビ
ームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの軸方
向に対して45゜傾いた方向の歪を検出する第三歪
ゲージ群とから成り、第一歪ゲージ群で形成した
Ｙ方向の力Fyを検出するブリツジと、第二歪ゲ
ージ群で形成したＸ軸周りのモーメントMXを検
出するブリツジと、第三歪ゲージ群で形成したＺ
軸周りのモーメントMZを検出するブリツジとか
ら成る多分力検出器によつて達成されている。
ジと、この固定側フランジに対向する測定側フラ
ンジと、両フランジの中心軸線であるＺ軸に平行
に固定され、一方の辺が他方の辺に比べて充分薄
い断面を有し、広い側面がZX平面に平行で、こ
のZX平面に同じ間隔を保つて二つの対をなし、
狭い側面がZY平面に対し間隔を保つて二つの対
をなす平板状の四本のビームと、上記ビームの両
端の表面及び裏面にそれぞれ対にして貼り付け
た、ビームの軸方向の歪を検知する第一歪ゲージ
群と、ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビー
ムの軸方向の歪を検知する第二歪ゲージ群と、ビ
ームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの軸方
向に対して45゜傾いた方向の歪を検出する第三歪
ゲージ群とから成り、第一歪ゲージ群で形成した
Ｙ方向の力Fyを検出するブリツジと、第二歪ゲ
ージ群で形成したＸ軸周りのモーメントMXを検
出するブリツジと、第三歪ゲージ群で形成したＺ
軸周りのモーメントMZを検出するブリツジとか
ら成る多分力検出器によつて達成されている。
他の有利な構成は、二つの上記多分力検出器の
一方を他方に対して軸線を共通に互いに90゜回転
させて固定連結して作製され５分力Fx、Fy、
MX、My、Mzの５分力を検出することができる。
一方を他方に対して軸線を共通に互いに90゜回転
させて固定連結して作製され５分力Fx、Fy、
MX、My、Mzの５分力を検出することができる。
他の有利な構成は、上記第二歪ゲージ群と第三
歪ゲージ群をロゼツトゲージで形成してある。
歪ゲージ群をロゼツトゲージで形成してある。
以下に実施例を示す図面を参照しながら、この
発明を詳しく説明する。
発明を詳しく説明する。
第１図に示すように、物体の任意の一点０に作
用する力とモーメントは、Ｘ、Ｙ、Ｚ直交座標系
でFX、FY、FZ、MX、MY、MZの６つの独立した
力とモーメントに分離することがどきる。以下の
説明では、この記号を用いて説明する。
用する力とモーメントは、Ｘ、Ｙ、Ｚ直交座標系
でFX、FY、FZ、MX、MY、MZの６つの独立した
力とモーメントに分離することがどきる。以下の
説明では、この記号を用いて説明する。
第２ａ図と第２ｂ図は、この発明の受感部の機
械的構造を模式的に示したものである。図のよう
に、固定側フランジ２と分力を測定する部材（図
示せず）を連結する測定側フランジ１の間に平板
状の四本のビーム１１〜１４が固定連結してあ
る。これ等のビーム１１〜１４は、それぞれ厚み
ｔを幅Ｂより遥かに小さくした同じ形状の矩形断
面を有する。これ等のビームの厚さ方向はＹ軸
に、また幅方向がＹ軸に向き、ビームの縦方向は
Ｚ軸に平行に向けてある。ビーム１１〜１４は、
第２ｂ図に示すように、フランジ１，２の軸線中
心を含むXZ面及びYZ面に対してそれぞれ鏡面対
称に配設してある。それ故、ビームの変形はＹ軸
方向に柔で、Ｘ軸方向には剛である。
械的構造を模式的に示したものである。図のよう
に、固定側フランジ２と分力を測定する部材（図
示せず）を連結する測定側フランジ１の間に平板
状の四本のビーム１１〜１４が固定連結してあ
る。これ等のビーム１１〜１４は、それぞれ厚み
ｔを幅Ｂより遥かに小さくした同じ形状の矩形断
面を有する。これ等のビームの厚さ方向はＹ軸
に、また幅方向がＹ軸に向き、ビームの縦方向は
Ｚ軸に平行に向けてある。ビーム１１〜１４は、
第２ｂ図に示すように、フランジ１，２の軸線中
心を含むXZ面及びYZ面に対してそれぞれ鏡面対
称に配設してある。それ故、ビームの変形はＹ軸
方向に柔で、Ｘ軸方向には剛である。
第３ａ図、第３ｂ図及び第３ｃ図には、何れも
力FYとモーメントMXを検出する種々のゲージ貼
付例が示してある。
力FYとモーメントMXを検出する種々のゲージ貼
付例が示してある。
歪ゲージ１１１〜１２６は、上記各ビーム１１
〜１４の両端近くに両面上にそれぞれ対にして、
しかもＺ軸方向の変形歪を測定できる向きにして
貼り付けてある。これ等の歪ゲージ１１１〜１２
６を第４図に示すブリツジに結線すると（以下、
電気回路図で各歪ゲージを抵抗で表し、第３ａ〜
ｄ図と同じ参照符号を付ける）、ビームの柔な変
形を検知できるため分力FYのみを高感度に計測
できる。
〜１４の両端近くに両面上にそれぞれ対にして、
しかもＺ軸方向の変形歪を測定できる向きにして
貼り付けてある。これ等の歪ゲージ１１１〜１２
６を第４図に示すブリツジに結線すると（以下、
電気回路図で各歪ゲージを抵抗で表し、第３ａ〜
ｄ図と同じ参照符号を付ける）、ビームの柔な変
形を検知できるため分力FYのみを高感度に計測
できる。
分力FYのみを計測できる歪ゲージの結線は、
第５図又は第６図に示すブリツジ回路でも達成で
きる。
第５図又は第６図に示すブリツジ回路でも達成で
きる。
更に、第３ｂ図と第３ｃ図によれば、歪ゲージ
２１１〜２１８がビーム１１〜１４の軸方向の中
央近くに両面上にそれぞれ対にして、しかもＺ軸
方向の変形歪を測定できる向きにして貼り付けて
ある。これ等の歪ゲージ２１１〜２１８を用いて
モーメントMXを測定できるブリツジ結線は、第
７図、第８図及び第９図の何れかの構成を使用す
ることができる。
２１１〜２１８がビーム１１〜１４の軸方向の中
央近くに両面上にそれぞれ対にして、しかもＺ軸
方向の変形歪を測定できる向きにして貼り付けて
ある。これ等の歪ゲージ２１１〜２１８を用いて
モーメントMXを測定できるブリツジ結線は、第
７図、第８図及び第９図の何れかの構成を使用す
ることができる。
次に、上に述べたビーム１１〜１４の軸方向の
中央近くで、第３ｄ図に示すように、ビーム１１
〜１４の縦方向に対して45゜傾けて、それぞれ表
面と裏面で90゜互いに交差する対にして歪ゲージ
２１１′〜２１８′を貼り付ける。ここで第３ｄ図
の点線で示してある歪ゲージは裏面に貼り付けた
ものに相当する。
中央近くで、第３ｄ図に示すように、ビーム１１
〜１４の縦方向に対して45゜傾けて、それぞれ表
面と裏面で90゜互いに交差する対にして歪ゲージ
２１１′〜２１８′を貼り付ける。ここで第３ｄ図
の点線で示してある歪ゲージは裏面に貼り付けた
ものに相当する。
第２図に示す構成の場合、測定側フランジＺ軸
周りにモーメントMZが加わると、各ビーム１１
〜１４は曲げ歪と剪断歪を生じる。その際、Ｘ方
向の剛性はＹ方向の剛性に比べて圧倒的に大きい
ので、モーメントMZは第２ｂ図から理解できる
ように、 MZ≒FZxLY と表すことができる。ここで、LYはビーム１１，
１２とビーム１３，１４との間の間隔である。従
つて、歪ゲージ２１１′〜２１８′を第１０図、第
１１図又は第１２図のブリツジ配置に結線すれ
ば、モーメントMZをブリツジの出力信号として
取り出すことができる。
周りにモーメントMZが加わると、各ビーム１１
〜１４は曲げ歪と剪断歪を生じる。その際、Ｘ方
向の剛性はＹ方向の剛性に比べて圧倒的に大きい
ので、モーメントMZは第２ｂ図から理解できる
ように、 MZ≒FZxLY と表すことができる。ここで、LYはビーム１１，
１２とビーム１３，１４との間の間隔である。従
つて、歪ゲージ２１１′〜２１８′を第１０図、第
１１図又は第１２図のブリツジ配置に結線すれ
ば、モーメントMZをブリツジの出力信号として
取り出すことができる。
MXとMZを同時に測定するには、各ビーム１１
〜１４の表面の軸方向の中心に幅方向に向けて横
に並べて縦歪ゲージ２１１〜２１６と45゜歪ゲー
ジ２１１′〜２１６′を接着し（図示せず）、前者
の歪ゲージに対して第７〜９図の何れかを、後者
の歪ゲージに対して第１０〜１２図の何れかのブ
リツジを用いる。あるいは、歪ゲージ２１１〜２
１６及び歪ゲージ２１１′〜２１６′として対応す
るロゼツトゲージを使用すれば、貼り付けスペー
スを節約できる。上記の構成に加えて、ビーム１
１〜１４の両端に接着した歪ゲージ１１１〜１２
２で第４〜６図のブリツジを形成すれば、合計し
てFY、MX、MZを測定できる三分力検出器を形成
できる。
〜１４の表面の軸方向の中心に幅方向に向けて横
に並べて縦歪ゲージ２１１〜２１６と45゜歪ゲー
ジ２１１′〜２１６′を接着し（図示せず）、前者
の歪ゲージに対して第７〜９図の何れかを、後者
の歪ゲージに対して第１０〜１２図の何れかのブ
リツジを用いる。あるいは、歪ゲージ２１１〜２
１６及び歪ゲージ２１１′〜２１６′として対応す
るロゼツトゲージを使用すれば、貼り付けスペー
スを節約できる。上記の構成に加えて、ビーム１
１〜１４の両端に接着した歪ゲージ１１１〜１２
２で第４〜６図のブリツジを形成すれば、合計し
てFY、MX、MZを測定できる三分力検出器を形成
できる。
更に、第３ａ〜ｄ図に示した三分力検出器を二
個用意し、一方の検出器は他方の検出器に対して
フランジの中心軸線を共通にして、この軸線の周
りに90゜回転して固定連結すると、新しい一個の
検出器を形成することができる。即ち、Fx、FY、
MX、MY、MZの５分力検出器を形成できる。
個用意し、一方の検出器は他方の検出器に対して
フランジの中心軸線を共通にして、この軸線の周
りに90゜回転して固定連結すると、新しい一個の
検出器を形成することができる。即ち、Fx、FY、
MX、MY、MZの５分力検出器を形成できる。
上に説明したように、この発明による多分力検
出器は簡単な構造にもかかわらず、独立した分力
を他の分力と干渉させることなく取り出すことが
でき、製造経費が安価で、使用し易くしかも高い
精度の分力測定を可能にする。
出器は簡単な構造にもかかわらず、独立した分力
を他の分力と干渉させることなく取り出すことが
でき、製造経費が安価で、使用し易くしかも高い
精度の分力測定を可能にする。
第１図、分力を規定する直交座標系の斜視図。
第２ａ，２ｂ図、この発明による多分力検出器の
構造を示す模式図。第３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
図、ビームに対する歪ゲージの貼付位置を示す模
式図。第４〜６図、FYを測定するための歪ゲー
ジのブリツジ構成。第７〜９図、MXを測定する
ための歪ゲージのブリツジ構成。第１０〜１２
図、MZを測定するための歪ゲージのブリツジ構
成。 図中引用記号：１……測定側フランジ、２……
固定側フランジ、１１〜１４……ビーム、１１１
〜１２６……ビーム端歪ゲージ、２１１〜２１８
……ビーム中央歪ゲージ。
第２ａ，２ｂ図、この発明による多分力検出器の
構造を示す模式図。第３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
図、ビームに対する歪ゲージの貼付位置を示す模
式図。第４〜６図、FYを測定するための歪ゲー
ジのブリツジ構成。第７〜９図、MXを測定する
ための歪ゲージのブリツジ構成。第１０〜１２
図、MZを測定するための歪ゲージのブリツジ構
成。 図中引用記号：１……測定側フランジ、２……
固定側フランジ、１１〜１４……ビーム、１１１
〜１２６……ビーム端歪ゲージ、２１１〜２１８
……ビーム中央歪ゲージ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定側フランジと、 この固定側フランジに対向する測定側フランジ
と、 両フランジの中心軸線であるＺ軸に平行に固定
され、一方の辺が他方の辺に比べて充分薄い断面
を有し、広い側面がZX平面に平行で、このZX平
面に同じ間隔を保つて二つの対をなし、狭い側面
がZY平面に対し同じ間隔を保つて二つの対をな
す平板状の四本のビームと、 上記ビームの両端の表面及び裏面にそれぞれ対
にして貼り付けた、ビームの軸方向の歪を検知す
る第一歪ゲージ群と、 ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの
軸方向の歪を検知する第二歪ゲージ群と、 ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの
軸方向に対して45゜傾いた方向の歪を検出する第
三歪ゲージ群とから成り、 第一歪ゲージ群で形成したＹ方向の力Fyを検
出するブリツジと、 第二歪ゲージ群で形成したＸ軸周りのモーメン
トMXを検出するブリツジと、 第三歪ゲージ群で形成したＺ軸周りのモーメン
トMZを検出するブリツジと、 から成ることを特徴とする多分力検出器。 ２ 固定側フランジと、 この固定側フランジに対向する測定側フランジ
と、 両フランジの中心軸線であるＺ軸に平行に固定
され、一方の辺が他方の辺に比べて充分薄い断面
を有し、広い側面がZX平面に平行で、このZX平
面に同じ間隔を保つて二つの対をなし、狭い側面
がZY平面に対し同じ間隔を保つて二つの対をな
す平板状の四本のビームと、 上記ビームの両端の表面及び裏面にそれぞれ対
にして貼り付けた、ビームの軸方向の歪を検知す
る第一歪ゲージ群と、 ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの
軸方向の歪を検知する第二歪ゲージ群と、 ビームの軸方向の中心に貼り付けた、ビームの
軸方向に対して45゜傾いた方向の歪を検出する第
三歪ゲージ群とから成り、 第一歪ゲージ群で形成したＹ方向の力Fyを検
出するブリツジと、 第二歪ゲージ群で形成したＸ軸周りのモーメン
トMXを検出するブリツジと、 第三歪ゲージ群で形成したＺ軸周りのモーメン
トMZを検出するブリツジと、 から成る二つの多分力検出器の一方を他方に対し
て軸線を共通に互いに90゜回転させて固定連結し
て作製されたFx、Fy、MX、My、Mzの５分力を
検出することを特徴とする多分力検出器。 ３ 第二歪ゲージ群と第三歪ゲージ群とは、ロゼ
ツトゲージで構成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の多分力検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205448A JPS5995433A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 多分力検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205448A JPS5995433A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 多分力検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5995433A JPS5995433A (ja) | 1984-06-01 |
| JPH0231812B2 true JPH0231812B2 (ja) | 1990-07-17 |
Family
ID=16507043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205448A Granted JPS5995433A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 多分力検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5995433A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0615993B2 (ja) * | 1984-08-04 | 1994-03-02 | 洋太郎 畑村 | 軸力センサ |
| JPH0690099B2 (ja) * | 1984-08-30 | 1994-11-14 | 洋太郎 畑村 | 荷重検出器 |
| JPS6417446U (ja) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | ||
| JP6084893B2 (ja) * | 2013-05-08 | 2017-02-22 | 富士重工業株式会社 | 車輪分力検出装置 |
-
1982
- 1982-11-25 JP JP57205448A patent/JPS5995433A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5995433A (ja) | 1984-06-01 |
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