JP2516489B2 - 力センサ及び力測定装置 - Google Patents
力センサ及び力測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪効果を利用した力
センサ及び力測定装置に関するものである。
センサ及び力測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の力センサとして、抵抗線
の歪みを用いた抵抗線ひずみセンサ、半導体力センサ、
プレスタッグ、磁歪式トルクセンサ及び歯車式トルクセ
ンサ等がある。抵抗線ひずみセンサは、コンスタンクロ
ム、アドバンス等の材質からなるクモの糸程の細い電気
抵抗線を縦に配列し、これを両面から剥がれないような
紙でサンドイッチにしたものである。その他基板である
ベークライト、エポキシ、ポリイミドに抵抗エッチング
したものである。この抵抗線ひずみセンサを直接引っ張
り、圧縮の加わる物体に紙ごと貼り付けて力を加えると
このセンサが物体と一緒になって伸縮して電気抵抗が変
化する。
の歪みを用いた抵抗線ひずみセンサ、半導体力センサ、
プレスタッグ、磁歪式トルクセンサ及び歯車式トルクセ
ンサ等がある。抵抗線ひずみセンサは、コンスタンクロ
ム、アドバンス等の材質からなるクモの糸程の細い電気
抵抗線を縦に配列し、これを両面から剥がれないような
紙でサンドイッチにしたものである。その他基板である
ベークライト、エポキシ、ポリイミドに抵抗エッチング
したものである。この抵抗線ひずみセンサを直接引っ張
り、圧縮の加わる物体に紙ごと貼り付けて力を加えると
このセンサが物体と一緒になって伸縮して電気抵抗が変
化する。
【０００３】水晶式ひずみセンサは、平面に切り取った
水晶に交流電圧を加えた状態で力を加えると、その交流
電圧の周波数が変化するという性質がある。この周波数
の変化量を測定して力や圧力を知ることができる。半導
体力（圧力）センサは、金属抵抗ひずみゲージに比べ
て、僅かな機械的ひずみに対して極めて大きな電気抵抗
の変化（ピエゾ効果）を生じるものでゲージ率が極めて
高い特性を持っている。プレスタッグは、力を直接電気
変換できるセンサである。また、ケイ素鋼板をある一定
の厚さまで重ねて積層したものに等間隔に穴をあけ、こ
の穴に交互に対角線状に互いに独立して幾重にもコイル
を巻き、その一方を入力（交流ＡＣ電源）とし、他の一
つのものを出力とするものである。磁歪トルクセンサ
は、強磁性体パイプ上に入力用励磁コイルを巻き付ける
と共に、一方の出力用コイルを軸方向の平行に幾重にも
巻き付ける。入力コイルに交流電源をつなぐと、流れる
電流に軸方向に多く磁束が発生するが、出力コイルと平
行になりコイルが磁束を切らないので電圧は発生しな
い。磁性パイプが捩れてくると磁歪現象により磁束も一
緒に捩れて、磁束は出力コイルを切ることになるので、
電磁誘導による電圧が発生する。歯車式トルクセンサは
所定距離を隔てて軸の両端に被検出歯車を２個取り付
け、その外周部に無接触式の電磁形センサを２個配置し
たもので、軸の捩れによる各センサの出力電圧波形の変
化を捕らえてトルクを測定するものである。
水晶に交流電圧を加えた状態で力を加えると、その交流
電圧の周波数が変化するという性質がある。この周波数
の変化量を測定して力や圧力を知ることができる。半導
体力（圧力）センサは、金属抵抗ひずみゲージに比べ
て、僅かな機械的ひずみに対して極めて大きな電気抵抗
の変化（ピエゾ効果）を生じるものでゲージ率が極めて
高い特性を持っている。プレスタッグは、力を直接電気
変換できるセンサである。また、ケイ素鋼板をある一定
の厚さまで重ねて積層したものに等間隔に穴をあけ、こ
の穴に交互に対角線状に互いに独立して幾重にもコイル
を巻き、その一方を入力（交流ＡＣ電源）とし、他の一
つのものを出力とするものである。磁歪トルクセンサ
は、強磁性体パイプ上に入力用励磁コイルを巻き付ける
と共に、一方の出力用コイルを軸方向の平行に幾重にも
巻き付ける。入力コイルに交流電源をつなぐと、流れる
電流に軸方向に多く磁束が発生するが、出力コイルと平
行になりコイルが磁束を切らないので電圧は発生しな
い。磁性パイプが捩れてくると磁歪現象により磁束も一
緒に捩れて、磁束は出力コイルを切ることになるので、
電磁誘導による電圧が発生する。歯車式トルクセンサは
所定距離を隔てて軸の両端に被検出歯車を２個取り付
け、その外周部に無接触式の電磁形センサを２個配置し
たもので、軸の捩れによる各センサの出力電圧波形の変
化を捕らえてトルクを測定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】抵抗線ひずみセンサ
は、それ自体はひずみ量を測っているので、力を測るに
は力ひずみ量の変換が必要である。また、該抵抗線ひず
みセンサにより非接触で出力を取り出すには、回転トラ
ンスを必要とし、特別の工夫を要する。水晶式力センサ
や半導体力センサは、構造物の一部に使える程の大きな
ものを作れない。プレスタッグは、磁歪効果を利用して
いるが、出力の取り出しが簡単でない。磁歪式トルクセ
ンサは、コイルを２個必要とし、特にパイプの内側のコ
イルからの出力取り出しは難しく、常に回転している場
合は出力取り出しが不可能である。また歯車式トルクセ
ンサは、センサ自体が直接力を測っていないので、複雑
な信号変換を必要とする。更に、常に回転している軸の
トルクしか測れないので静止荷重は測れない。本発明
は、上述の問題点に鑑みなされたもので、その目的は磁
歪材からなる荷重受け部材に磁気発生部材を付設して力
センサを構成することにより、構造簡単にして動荷重や
静荷重を測定できる高性能な力測定装置を提供すること
である。
は、それ自体はひずみ量を測っているので、力を測るに
は力ひずみ量の変換が必要である。また、該抵抗線ひず
みセンサにより非接触で出力を取り出すには、回転トラ
ンスを必要とし、特別の工夫を要する。水晶式力センサ
や半導体力センサは、構造物の一部に使える程の大きな
ものを作れない。プレスタッグは、磁歪効果を利用して
いるが、出力の取り出しが簡単でない。磁歪式トルクセ
ンサは、コイルを２個必要とし、特にパイプの内側のコ
イルからの出力取り出しは難しく、常に回転している場
合は出力取り出しが不可能である。また歯車式トルクセ
ンサは、センサ自体が直接力を測っていないので、複雑
な信号変換を必要とする。更に、常に回転している軸の
トルクしか測れないので静止荷重は測れない。本発明
は、上述の問題点に鑑みなされたもので、その目的は磁
歪材からなる荷重受け部材に磁気発生部材を付設して力
センサを構成することにより、構造簡単にして動荷重や
静荷重を測定できる高性能な力測定装置を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために磁歪材からなる荷重受け部材に磁気発生部
材を付設して力センサを構成する。また、この力センサ
を構成要素とする力検出部と、この検出信号を電気信号
または機械信号に変換する信号変換部と、この信号変換
部によって変換された信号を基に荷重の値を算出する信
号処理部によって力測定装置を構成する。
成するために磁歪材からなる荷重受け部材に磁気発生部
材を付設して力センサを構成する。また、この力センサ
を構成要素とする力検出部と、この検出信号を電気信号
または機械信号に変換する信号変換部と、この信号変換
部によって変換された信号を基に荷重の値を算出する信
号処理部によって力測定装置を構成する。
【０００６】
【作用】本発明の作用は以下の通りである。荷重受け部
材に荷重が加わると、該荷重受け部材の比透磁率が変化
し、磁気発生部材から発生する磁束の量が変化する。力
検出部は磁束の変化量を電気的または機械的に検出し、
信号変換部は力検出部の検出信号を電気信号または機械
信号に変換する。信号処理部は信号変換部の変換信号を
処理して荷重量を算出する。算出された荷重量は表示部
によってデジタルまたはアナログ表示されると共に、他
の制御信号として用いてもよい。
材に荷重が加わると、該荷重受け部材の比透磁率が変化
し、磁気発生部材から発生する磁束の量が変化する。力
検出部は磁束の変化量を電気的または機械的に検出し、
信号変換部は力検出部の検出信号を電気信号または機械
信号に変換する。信号処理部は信号変換部の変換信号を
処理して荷重量を算出する。算出された荷重量は表示部
によってデジタルまたはアナログ表示されると共に、他
の制御信号として用いてもよい。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図１から図１
１等を参照して説明する。図１は本発明の力測定装置の
原理を示すもので、この力測定装置は本質的に磁歪効果
を利用して力を検出する力検出部１０と、力検出部１０
の検出信号を電気信号叉は機械信号に変換する信号変換
部２０と、信号変換部２０の変換信号を処理する信号処
理部３０と、信号処理部３０によって処理された処理信
号に基づいて力の量を表示する表示部４０によって構成
されている。力検出部１０は、図２に示すように磁歪物
質からなる磁歪棒１に導電線２を巻装してなる有心ソレ
ノイド３によって構成されている。磁歪効果により磁力
と力は相互作用をする。さよう磁歪棒１は力を受けると
その物質が特に透磁率μｓ（比透磁率）が変化する。こ
こで磁歪棒１の断面積Ｓ、長さｌ、コイル巻数をｎとす
ると、コイルによるインダクタンスＬは（１）式のよう
になる。
１等を参照して説明する。図１は本発明の力測定装置の
原理を示すもので、この力測定装置は本質的に磁歪効果
を利用して力を検出する力検出部１０と、力検出部１０
の検出信号を電気信号叉は機械信号に変換する信号変換
部２０と、信号変換部２０の変換信号を処理する信号処
理部３０と、信号処理部３０によって処理された処理信
号に基づいて力の量を表示する表示部４０によって構成
されている。力検出部１０は、図２に示すように磁歪物
質からなる磁歪棒１に導電線２を巻装してなる有心ソレ
ノイド３によって構成されている。磁歪効果により磁力
と力は相互作用をする。さよう磁歪棒１は力を受けると
その物質が特に透磁率μｓ（比透磁率）が変化する。こ
こで磁歪棒１の断面積Ｓ、長さｌ、コイル巻数をｎとす
ると、コイルによるインダクタンスＬは（１）式のよう
になる。
【数１】式（１）において、Ｌは実験的に求められた係
数でμｏ＝４π×１０−７（真空透磁率）、ａはコイル
の半径、Ｌｎは長岡係数と呼ばれるもので表１のように
なる。
数でμｏ＝４π×１０−７（真空透磁率）、ａはコイル
の半径、Ｌｎは長岡係数と呼ばれるもので表１のように
なる。
【表１】式（１）からＬの大きさはμｓに比例し、他の
値はすべて定数である。図３に示すように、導線２にコ
ンデンサ４を接続すると発振回路が形成される。その発
信周波数ｆは（２）式のようになる。
値はすべて定数である。図３に示すように、導線２にコ
ンデンサ４を接続すると発振回路が形成される。その発
信周波数ｆは（２）式のようになる。
【数２】（２）式のＬは磁歪棒１にかかっている力によ
り変化することになる。（２）式を（１）式に代入する
と次の（３）式が得られる。
り変化することになる。（２）式を（１）式に代入する
と次の（３）式が得られる。
【数３】
【０００８】図４は図２と図３に示す力センサを用いた
本発明の第１実施例による力測定装置であって、秤量装
置を構成する。即ち、はこ体５内にはソレノイド３の磁
歪棒１の一端が固定されており、磁歪棒１の他端には連
結棒６を介して被秤量物８を載置すべき秤量皿７が連設
され、力検出部１０が形成される。ソレノイド３の導線
２には信号変換部２０としての発振回路２１が接続され
ており、この発振回路２１はコンデンサ、抵抗及びトラ
ンジスタからなり、図示のように接続されている。発信
回路２１にはカウンタ３１と演算器３２からなる信号処
理部３０が接続されている。図４の秤量装置において、
ソレノイド３は発振回路２１の一部として動作する。力
検出部１０の磁歪棒１には被秤量物８と秤量皿７及び連
結棒６の合計の荷重がかかることになる。発振回路２１
の発振周波数は、前述のようにコイルのインダクタンス
Ｌで決まる。即ち、コンデンサＣ１，Ｃ２で発振回路を
形成し、その共振周波数ｆは次の（４）式のようにな
る。
本発明の第１実施例による力測定装置であって、秤量装
置を構成する。即ち、はこ体５内にはソレノイド３の磁
歪棒１の一端が固定されており、磁歪棒１の他端には連
結棒６を介して被秤量物８を載置すべき秤量皿７が連設
され、力検出部１０が形成される。ソレノイド３の導線
２には信号変換部２０としての発振回路２１が接続され
ており、この発振回路２１はコンデンサ、抵抗及びトラ
ンジスタからなり、図示のように接続されている。発信
回路２１にはカウンタ３１と演算器３２からなる信号処
理部３０が接続されている。図４の秤量装置において、
ソレノイド３は発振回路２１の一部として動作する。力
検出部１０の磁歪棒１には被秤量物８と秤量皿７及び連
結棒６の合計の荷重がかかることになる。発振回路２１
の発振周波数は、前述のようにコイルのインダクタンス
Ｌで決まる。即ち、コンデンサＣ１，Ｃ２で発振回路を
形成し、その共振周波数ｆは次の（４）式のようにな
る。
【数４】被秤量物８の重量により磁歪棒１にかかる荷重
が変わる。これにより磁歪棒１の透磁率が変わり、ひい
ては発振回路２１の発振周波数が変化する。発振周波数
はカウンタ３１により測られ、その結果は演算器３２に
入力される。演算器３２は周波数に対応する重量値は表
示部４０によって表示される。また、磁歪棒１は磁気シ
ールドの働きをするはこ体５内に収納されている。これ
により、地磁気などの他から受ける磁気により磁歪棒１
により磁歪棒１の透磁率が変化し、重量測定に誤差が生
じるのを防いでいる。
が変わる。これにより磁歪棒１の透磁率が変わり、ひい
ては発振回路２１の発振周波数が変化する。発振周波数
はカウンタ３１により測られ、その結果は演算器３２に
入力される。演算器３２は周波数に対応する重量値は表
示部４０によって表示される。また、磁歪棒１は磁気シ
ールドの働きをするはこ体５内に収納されている。これ
により、地磁気などの他から受ける磁気により磁歪棒１
により磁歪棒１の透磁率が変化し、重量測定に誤差が生
じるのを防いでいる。
【０００９】図５は本発明の第２実施例による力測定装
置を示すもの、本実施例においては、信号処理部３０と
して周波数−電圧変換器３３を用いるとと共に、表示部
４０として電流計４１を用いて力測定装置が構成されお
り、アナログ処理によって力の測定を行なうものであ
る。即ち、発振周波数を周波数−電圧変換器３３で直流
電圧に変換し、この直流電圧によって電流計４１を振ら
せている。
置を示すもの、本実施例においては、信号処理部３０と
して周波数−電圧変換器３３を用いるとと共に、表示部
４０として電流計４１を用いて力測定装置が構成されお
り、アナログ処理によって力の測定を行なうものであ
る。即ち、発振周波数を周波数−電圧変換器３３で直流
電圧に変換し、この直流電圧によって電流計４１を振ら
せている。
【００１０】図６は本発明の第３実施例による力測定装
置を示すもので、磁歪棒１の側面部にＬ字状のヨーク９
ａを取り付けると共に、このヨーク９ａと所定の間隔を
置いて対向するように磁束発生部としての永久磁石１１
を介してヨーク９ｂを取り付け、ヨーク９ａと９ｂ間に
形成されるギャップ内に磁気感知部材であるホール素子
１２を配設して力検出部１０を構成する。更に、信号変
換部２０としては図７に示すように、オペアンプ２２を
用いる。即ち、ホール素子２２には抵抗２３，２４を介
してオペアンプ２２が接続されている。２５はホール素
子１２を直線性を補足するための可変抵抗器、２６はオ
ペアンプ２２の感度調整用の可変抵抗器である。図６及
び図７に示す力測定装置によれば、永久磁石１１，磁歪
棒１，ヨーク９ａと９ｂを通して磁路が形成される。永
久磁石１１から発生する磁力線は、上記磁路を通して通
流し、ヨーク９ａと９ｂ間のギャップ内に磁界を作る。
この磁界は荷重に基づく磁歪棒１の透磁率の大小によっ
て増減するが、この変化はホール素子１２によって取り
出される。即ち、ホール素子１２の抵抗値は磁界の強弱
によって変化し、図７に示すように信号変換部２０のオ
ペアンプ２２の出力電圧に変換される。変換された電圧
信号は信号処理部によって処理され、この処理信号に応
じて表示部において荷重の大きさとして表示される。
置を示すもので、磁歪棒１の側面部にＬ字状のヨーク９
ａを取り付けると共に、このヨーク９ａと所定の間隔を
置いて対向するように磁束発生部としての永久磁石１１
を介してヨーク９ｂを取り付け、ヨーク９ａと９ｂ間に
形成されるギャップ内に磁気感知部材であるホール素子
１２を配設して力検出部１０を構成する。更に、信号変
換部２０としては図７に示すように、オペアンプ２２を
用いる。即ち、ホール素子２２には抵抗２３，２４を介
してオペアンプ２２が接続されている。２５はホール素
子１２を直線性を補足するための可変抵抗器、２６はオ
ペアンプ２２の感度調整用の可変抵抗器である。図６及
び図７に示す力測定装置によれば、永久磁石１１，磁歪
棒１，ヨーク９ａと９ｂを通して磁路が形成される。永
久磁石１１から発生する磁力線は、上記磁路を通して通
流し、ヨーク９ａと９ｂ間のギャップ内に磁界を作る。
この磁界は荷重に基づく磁歪棒１の透磁率の大小によっ
て増減するが、この変化はホール素子１２によって取り
出される。即ち、ホール素子１２の抵抗値は磁界の強弱
によって変化し、図７に示すように信号変換部２０のオ
ペアンプ２２の出力電圧に変換される。変換された電圧
信号は信号処理部によって処理され、この処理信号に応
じて表示部において荷重の大きさとして表示される。
【００１１】図８は本発明の第４実施例による力測定装
置を示すもので、本実施例においてはヨーク９ａと９ｂ
間のギャップの磁界の強さを機械的に検出し、この検出
信号を基に荷重の大きさを機械的に表示するものであ
る。図９にその詳細を示すが、即ち、ギャップ内には鉄
等の磁性体からなる回動子１３が配設されていると共
に、この回動子１３は軸１４を介してピポット軸受１５
ａ，１５ｂにより枢支され、これにより力検出部が形成
される。また、回動子１３には、その回動を規制する回
動規制部材であるひげぜんまい２８の一端が取り付けら
れており、ひげぜんまい２８の他端は固定されている。
回動子１３には指針２９が取り付けられており、この指
針２９の先端部近傍には目盛板４２が配置され、この目
盛板４２は表示部４０を形成する。上記構成の力測定装
置によれば、回動子１３は磁力線より力を受けて該回動
子の長手方向が磁力線向きになるように回動する。回動
子１３は中央に軸１４を介して支持されており、軸１４
はピポット支持されているので、軽く回転することが出
来る。回動子１３が磁力線で力を受けると軸１４を中心
に回転する。回動子１３が回転すると、ひげぜんまい２
８から逆に押し戻す力を受ける。結局、回動子１３は磁
力線による力とひげぜんまい２８から受ける力の釣り合
う角度で停止する。回動子１３の回動角度は磁界の強弱
により決まるので、その回動角度から磁界の強弱ひいて
は荷重の大小を知ることが出来る。回動子１３の回動角
度は指針２９と目盛り板４２から読み取られ、これによ
り荷重の値を読み取ることができる。
置を示すもので、本実施例においてはヨーク９ａと９ｂ
間のギャップの磁界の強さを機械的に検出し、この検出
信号を基に荷重の大きさを機械的に表示するものであ
る。図９にその詳細を示すが、即ち、ギャップ内には鉄
等の磁性体からなる回動子１３が配設されていると共
に、この回動子１３は軸１４を介してピポット軸受１５
ａ，１５ｂにより枢支され、これにより力検出部が形成
される。また、回動子１３には、その回動を規制する回
動規制部材であるひげぜんまい２８の一端が取り付けら
れており、ひげぜんまい２８の他端は固定されている。
回動子１３には指針２９が取り付けられており、この指
針２９の先端部近傍には目盛板４２が配置され、この目
盛板４２は表示部４０を形成する。上記構成の力測定装
置によれば、回動子１３は磁力線より力を受けて該回動
子の長手方向が磁力線向きになるように回動する。回動
子１３は中央に軸１４を介して支持されており、軸１４
はピポット支持されているので、軽く回転することが出
来る。回動子１３が磁力線で力を受けると軸１４を中心
に回転する。回動子１３が回転すると、ひげぜんまい２
８から逆に押し戻す力を受ける。結局、回動子１３は磁
力線による力とひげぜんまい２８から受ける力の釣り合
う角度で停止する。回動子１３の回動角度は磁界の強弱
により決まるので、その回動角度から磁界の強弱ひいて
は荷重の大小を知ることが出来る。回動子１３の回動角
度は指針２９と目盛り板４２から読み取られ、これによ
り荷重の値を読み取ることができる。
【００１２】図１０は本発明による力センサの応用例を
示すもので、モータ５０のシャフト５１の一部として磁
歪棒１を組み込み、この磁歪棒１の外周にに無接触に導
電線２を巻回してなるソレノイド３ａを形成して力検出
部１０を構成したものである。ソレノイド３ａには信号
変換部，信号処理部及び表示部を接触してシャフト５１
に加わる荷重・トルクをモータ５０の回転中でも測定す
ることができる。
示すもので、モータ５０のシャフト５１の一部として磁
歪棒１を組み込み、この磁歪棒１の外周にに無接触に導
電線２を巻回してなるソレノイド３ａを形成して力検出
部１０を構成したものである。ソレノイド３ａには信号
変換部，信号処理部及び表示部を接触してシャフト５１
に加わる荷重・トルクをモータ５０の回転中でも測定す
ることができる。
【００１３】図１１は本発明による力センサの他の応用
例を示すもので、建築物５１の柱５２の一部を磁歪材１
ａとし、この磁歪材１ａの外周に導線２を巻装して力検
出部１０を構成し、柱５２に加わる荷重を測定するもの
である。測定後はコイルを取り除いてしまえば磁歪材１
ａは単なる構造物の一部になっているだけであるので、
劣化などの不都合は生じない。再測定の場合もコイルを
再度巻装するだけで済み、磁歪材そのものがセンサの働
きをするので、ひずみゲージのような別のセンサを必要
としない。
例を示すもので、建築物５１の柱５２の一部を磁歪材１
ａとし、この磁歪材１ａの外周に導線２を巻装して力検
出部１０を構成し、柱５２に加わる荷重を測定するもの
である。測定後はコイルを取り除いてしまえば磁歪材１
ａは単なる構造物の一部になっているだけであるので、
劣化などの不都合は生じない。再測定の場合もコイルを
再度巻装するだけで済み、磁歪材そのものがセンサの働
きをするので、ひずみゲージのような別のセンサを必要
としない。
【００１４】上記第１実施例、第２実施例、第３実施
例、第４実施例及び上記応用例に使用される磁歪棒１及
び磁歪材１ａには、磁歪材料を用いて製造された磁歪棒
１及び磁歪材１ａを用いてもよく、超磁歪材料を用いて
製造された磁歪棒１及び磁歪材１ａを用いてもよい。前
記磁歪棒１及び磁歪材１ａを製造する原材料である超磁
歪材料としては、希土類（Ｒ）−３ｄ遷移金属（Ｔ）系
金属間化合物のうちＲＴ２のラベース相を用いる。具体
的には、ＲとしてはＴｂ０．３Ｄｙ０．７，Ｔとしては
ＦｅのＴｂ０．３Ｄｙ０．７Ｆｅ２を用いるとより優れ
た効果が得られる（Ｆｅ２は実用上はＦｅ
１．８−１．９５）。
例、第４実施例及び上記応用例に使用される磁歪棒１及
び磁歪材１ａには、磁歪材料を用いて製造された磁歪棒
１及び磁歪材１ａを用いてもよく、超磁歪材料を用いて
製造された磁歪棒１及び磁歪材１ａを用いてもよい。前
記磁歪棒１及び磁歪材１ａを製造する原材料である超磁
歪材料としては、希土類（Ｒ）−３ｄ遷移金属（Ｔ）系
金属間化合物のうちＲＴ２のラベース相を用いる。具体
的には、ＲとしてはＴｂ０．３Ｄｙ０．７，Ｔとしては
ＦｅのＴｂ０．３Ｄｙ０．７Ｆｅ２を用いるとより優れ
た効果が得られる（Ｆｅ２は実用上はＦｅ
１．８−１．９５）。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上のごとくであって、磁歪
効果を利用した荷重受け部材とコイルや永久磁石などの
磁気発生部材とを有効に組み合わせて荷重を検出するも
のであるから、動的荷重や静的荷重を高精度に検出でき
る構造簡単にして高性能な力センサ及び力測定装置を得
ることができる。
効果を利用した荷重受け部材とコイルや永久磁石などの
磁気発生部材とを有効に組み合わせて荷重を検出するも
のであるから、動的荷重や静的荷重を高精度に検出でき
る構造簡単にして高性能な力センサ及び力測定装置を得
ることができる。
【図１】本発明による力測定装置の原理を示すブロック
図。
図。
【図２】本発明の実施例による力センサの正面図。
【図３】本発明の実施例による力センサの動作説明用の
正面図。
正面図。
【図４】本発明の第１実施例による力測定装置のブロッ
ク図。
ク図。
【図５】本発明の第２実施例のによる力測定装置のブロ
ック図。
ック図。
【図６】本発明の実施例による力センサの正面図。
【図７】図６の力センサを用いた本発明の第３実施例に
よる力測定装置の回路図。
よる力測定装置の回路図。
【図８】本発明の実施例による力センサの正面図。
【図９】図８の力センサを用いた本発明の第４実施例に
よる力測定装置の斜視図。
よる力測定装置の斜視図。
【図１０】本発明の力センサの応用例を示す正面図。
【図１１】本発明の力センサの他の応用例を示す正面
図。
図。
１ 磁歪棒 ２ 導電線 ３ ソレノイド ５ はこ体 ６ 連結棒 ７ 受け皿 ８ 被秤量物 ９ａ ヨーク ９ｂ ヨーク １０ 力検出部 １１ 永久磁石 １２ ホール素子 １３ 回動子 ２０ 信号変換部 ２１ 発振回路 ３０ 信号処理部 ３１ カウンタ ３２ 演算器 ４０ 表示部 ４１ 電流計 ４２ 目盛り板 ５０ モータ ５１ 建築物 ５２ 柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 輝夫 東京都大田区南久が原１丁目13番６号 株式会社日本計器製作所内 (72)発明者 中村 聡 東京都大田区南久が原１丁目13番６号 株式会社日本計器製作所内 (72)発明者 吉村 一孝 東京都大田区南久が原１丁目13番６号 株式会社日本計器製作所内 (72)発明者 成瀬 礼三 東京都大田区南久が原１丁目13番６号 株式会社日本計器製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−309829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1924（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−311237（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−245629（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 磁歪材からなる荷重受け部材である磁歪
棒に磁気発生部材を介してヨークを取り付け、このヨー
クにギャップを形成し、このギャップに磁気検出部材を
配設して構成したことを特徴とする力センサ。 - 【請求項２】 磁歪材からなる荷重受け部材である磁歪
棒に磁気発生部材を介してヨークを取り付け、このヨー
クにギャップを形成し、このギャップに磁気検出部材を
配設してなる力検出部と、前記力検出部の検出信号を電
気信号または機械信号に変換する信号変換部と前記信号
変換部の変換信号を処理して荷重の値を算出する信号処
理部によって構成したことを特徴とする力測定装置。 - 【請求項３】 磁歪材からなる荷重受部材である磁歪棒
に磁気発生部材を介してヨークを取り付け、このヨーク
にギャップを形成し、このギャップに磁気検出部材を配
設してなる力検出部と、この力検出部の検出信号を電気
信号に変換する信号変換部と、この信号変換部の変換信
号を処理して荷重の値を算出する信号処理部と、この信
号処理部による処理信号を基に前記荷重の値を表示する
表示部によって構成したことを特徴とする力測定装置。 - 【請求項４】 磁歪材からなる荷重受け部材に永久磁石
を介してヨークを設けて磁路を形成し、この磁路に磁気
ギャップを形成すると共に、この磁気ギャップ内に磁気
検知部材を配設してなる力検出部と、この磁気検知部の
検出信号を電気信号または機械信号に変換する信号変換
部と、この信号変換部の変換信号を処理して前記荷重受
け部材に加わる荷重の値を算出する処理部によって構成
したことを特徴とする力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3145189A JP2516489B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 力センサ及び力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3145189A JP2516489B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 力センサ及び力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719970A JPH0719970A (ja) | 1995-01-20 |
| JP2516489B2 true JP2516489B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=15379487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3145189A Expired - Lifetime JP2516489B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 力センサ及び力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516489B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG146460A1 (en) | 2007-03-12 | 2008-10-30 | Micron Technology Inc | Apparatus for packaging semiconductor devices, packaged semiconductor components, methods of manufacturing apparatus for packaging semiconductor devices, and methods of manufacturing semiconductor components |
| JP5187099B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-04-24 | 日産自動車株式会社 | 磁歪式応力センサ |
| JP5136330B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-02-06 | 日産自動車株式会社 | 磁歪式応力センサ |
| JP6201883B2 (ja) * | 2014-05-09 | 2017-09-27 | 日立金属株式会社 | 応力センサ |
| CN109764982B (zh) * | 2019-03-04 | 2024-04-26 | 广东省特种设备检测研究院珠海检测院 | 一种用于压电阻抗法结构健康监测的无线压电传感器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63309829A (ja) * | 1987-06-11 | 1988-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷重センサ |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP3145189A patent/JP2516489B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719970A (ja) | 1995-01-20 |
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