JP2521680Y2 - 荷重測定・解析装置 - Google Patents
荷重測定・解析装置Info
- Publication number
- JP2521680Y2 JP2521680Y2 JP1990104683U JP10468390U JP2521680Y2 JP 2521680 Y2 JP2521680 Y2 JP 2521680Y2 JP 1990104683 U JP1990104683 U JP 1990104683U JP 10468390 U JP10468390 U JP 10468390U JP 2521680 Y2 JP2521680 Y2 JP 2521680Y2
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- Japan
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- component force
- force sensor
- measuring
- strain
- analyzing
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、工作機械のテーブルに取付けられ加工され
る加工物に加わる６分力や、風胴実験で風力により風胴
実験用模型に加わる６分力等、固定された被測定体に外
力が掛った場合に、これに加わる６分力を測定し、解析
を行なう荷重測定・解析装置に関する。
る加工物に加わる６分力や、風胴実験で風力により風胴
実験用模型に加わる６分力等、固定された被測定体に外
力が掛った場合に、これに加わる６分力を測定し、解析
を行なう荷重測定・解析装置に関する。
従来技術 各種工作機械に使用される工具の開発、性能評価、最
適加工条件の設定等には、切削荷重やトルクの測定・解
析は欠かすことができない。又、航空機や渡海橋等、空
中を飛翔し、風にさらされる機器、構造物の設計に当っ
ては、空力により発生する６分力の測定・解析は不可欠
である。
適加工条件の設定等には、切削荷重やトルクの測定・解
析は欠かすことができない。又、航空機や渡海橋等、空
中を飛翔し、風にさらされる機器、構造物の設計に当っ
ては、空力により発生する６分力の測定・解析は不可欠
である。
なお、６分力とは、直交する３軸方向の力及びこの３
軸の回りのトルクを云うが、６軸力とも呼ばれる。
軸の回りのトルクを云うが、６軸力とも呼ばれる。
以下、工作機械の工具に働らく荷重の測定・解析を主
体に説明する。
体に説明する。
従来、このための測定・解析装置としては、工具の専
門メーカーが持つ特殊測定機により、その専門メーカー
の手により実施されており、工作機械及び工具のユーザ
ーが必要な時期に、思うように測定・解析を行なうこと
ができないのみならず、データの入手に多大の時間が掛
り、適宜を得た評定をユーザー自身の手で行なうことが
できず、又、コスト的にも高価につく難点があった。
門メーカーが持つ特殊測定機により、その専門メーカー
の手により実施されており、工作機械及び工具のユーザ
ーが必要な時期に、思うように測定・解析を行なうこと
ができないのみならず、データの入手に多大の時間が掛
り、適宜を得た評定をユーザー自身の手で行なうことが
できず、又、コスト的にも高価につく難点があった。
この目的のための専用機としては、例えばスイスのキ
スラーインスツルメント社により、圧電型切削動力計が
市販されてはいるが、力の検知には水晶圧電素子リング
を用いた変換器が使用されており、極めて高価であり、
又、測定項目も限定されていると云う欠点がある。
スラーインスツルメント社により、圧電型切削動力計が
市販されてはいるが、力の検知には水晶圧電素子リング
を用いた変換器が使用されており、極めて高価であり、
又、測定項目も限定されていると云う欠点がある。
又、特開昭63-15131号公報には、主として風胴試験の
供試体が風力により加えられる６分力又はその中のいく
つかを検出するための多分力検出装置として、起歪部材
に複数の歪ゲージを貼り付け、その出力信号から６分力
を測定する装置が開示されている。しかし、その検出部
の構造は、柱状起歪体と、その一端側に形成された剛性
の大きな外力導入部、柱状起歪体の他端側に連接され柱
状起歪部の軸に直交する方向に放射状に延びる少くとも
４本の梁、これらの梁の他端部に夫々連接された剛性の
大きな台座部とより成り、構造形状が複雑であり、これ
を精度高い寸法形状に仕上げるための加工には多大の時
間と人手が掛り、コストが高くつく難点がある。
供試体が風力により加えられる６分力又はその中のいく
つかを検出するための多分力検出装置として、起歪部材
に複数の歪ゲージを貼り付け、その出力信号から６分力
を測定する装置が開示されている。しかし、その検出部
の構造は、柱状起歪体と、その一端側に形成された剛性
の大きな外力導入部、柱状起歪体の他端側に連接され柱
状起歪部の軸に直交する方向に放射状に延びる少くとも
４本の梁、これらの梁の他端部に夫々連接された剛性の
大きな台座部とより成り、構造形状が複雑であり、これ
を精度高い寸法形状に仕上げるための加工には多大の時
間と人手が掛り、コストが高くつく難点がある。
考案が解決しようとする課題 本考案は、上記目的の荷重測定・解析装置の従来実施
され提案されているものの上述の難点、欠点にかんが
み、ユーザー自身により測定・解析を行なうのに適し
た、構造が簡単で安価な荷重測定・解析装置を提供する
ことを課題とする。
され提案されているものの上述の難点、欠点にかんが
み、ユーザー自身により測定・解析を行なうのに適し
た、構造が簡単で安価な荷重測定・解析装置を提供する
ことを課題とする。
課題解決のための手段 本考案の荷重測定・解析装置は、上記の課題を解決さ
せるため、 短柱状起歪体の複数箇所に歪ゲージが添着されて成
り、外力の印加により該起歪体の変形により上記歪ゲー
ジに電気的出力を発生させる６分力センサ、 上記６分力センサの一端面に剛結合され、当該装置本
体を固定するための複数の穴が穿設され、上記固定台板
に固定可能な基板、 上記６分力センサの他端面に剛結合され、複数のネジ
穴が穿設され、上記被測定体を固定可能な被測定体固定
台、及び 上記基板と上記被測定体固定台との間で上記６分力セ
ンサを囲繞して設けられた柔軟な保護カバー とを有して成る測定装置本体と、 該測定装置本体とケーブルにより接続可能なデータ処
理装置とより構成されたことを特徴とする。
せるため、 短柱状起歪体の複数箇所に歪ゲージが添着されて成
り、外力の印加により該起歪体の変形により上記歪ゲー
ジに電気的出力を発生させる６分力センサ、 上記６分力センサの一端面に剛結合され、当該装置本
体を固定するための複数の穴が穿設され、上記固定台板
に固定可能な基板、 上記６分力センサの他端面に剛結合され、複数のネジ
穴が穿設され、上記被測定体を固定可能な被測定体固定
台、及び 上記基板と上記被測定体固定台との間で上記６分力セ
ンサを囲繞して設けられた柔軟な保護カバー とを有して成る測定装置本体と、 該測定装置本体とケーブルにより接続可能なデータ処
理装置とより構成されたことを特徴とする。
作用 本考案の荷重測定・解析装置は上記の如く構成されて
いるので、測定装置本体は基板により、例えば工作機械
のテーブル上に簡単に固定することができる。又、被測
定体となる加工物等は、測定装置本体の被測定体固定台
上に簡単に固定することができる。測定装置本体を構成
する６分力センサ、基板及び被測定体固定台は互いに剛
結合され、実質的に１つの剛体と考えられるから、その
上に取付けられた被測定体は固定台板に直接取付けられ
た場合と同様、例えば工作機械の工具によって加工する
ことができる。加工される時、被測定体である加工物に
加えられる６分力は起歪体に伝達され、その上に貼り付
けられた複数の歪ゲージにより電気信号を出力する。歪
ゲージの電気的出力はケーブルを介して処理装置に入力
され、演算されて６分力が解析され、表示等の処理が行
なわれる。加工時、工具により切削されて発生する切粉
や切削油は保護カバーに遮られて６分力センサに付着す
ることは防止される。保護カバーは柔軟な材料で作られ
ているので計測に対して影響を及ぼすことはない。
いるので、測定装置本体は基板により、例えば工作機械
のテーブル上に簡単に固定することができる。又、被測
定体となる加工物等は、測定装置本体の被測定体固定台
上に簡単に固定することができる。測定装置本体を構成
する６分力センサ、基板及び被測定体固定台は互いに剛
結合され、実質的に１つの剛体と考えられるから、その
上に取付けられた被測定体は固定台板に直接取付けられ
た場合と同様、例えば工作機械の工具によって加工する
ことができる。加工される時、被測定体である加工物に
加えられる６分力は起歪体に伝達され、その上に貼り付
けられた複数の歪ゲージにより電気信号を出力する。歪
ゲージの電気的出力はケーブルを介して処理装置に入力
され、演算されて６分力が解析され、表示等の処理が行
なわれる。加工時、工具により切削されて発生する切粉
や切削油は保護カバーに遮られて６分力センサに付着す
ることは防止される。保護カバーは柔軟な材料で作られ
ているので計測に対して影響を及ぼすことはない。
上記の６分力センサの両端面と基板及び被測定体固定
台との間に、センサの種類に応じて交換可能なアダプタ
を介在させるようにすれば、センサ毎に基板及び被測定
体固定台を設ける必要がなく、アダプタのみを交換すれ
ば基板と被測定体固定台とを共通に使用できるので経済
的である。
台との間に、センサの種類に応じて交換可能なアダプタ
を介在させるようにすれば、センサ毎に基板及び被測定
体固定台を設ける必要がなく、アダプタのみを交換すれ
ば基板と被測定体固定台とを共通に使用できるので経済
的である。
実施例 以下に本考案の実施例を、図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は、本考案による荷重測定・解析装置の一実施
例を示すものであって、特に工作機械による切削加工時
に工具が加わる切削荷重及びトルクを測定・解析するこ
とを目的としたものである。
例を示すものであって、特に工作機械による切削加工時
に工具が加わる切削荷重及びトルクを測定・解析するこ
とを目的としたものである。
この装置は、第１図に示す如く、測定装置本体１と、
データ処理装置２とにより構成されている。
データ処理装置２とにより構成されている。
測定装置本体１は、第１図及び第２図に示す如く、短
柱状起歪体の複数箇所に歪ゲージが添着されて成り、外
力の印加による起歪体の変形により歪ゲージに電気的出
力を発生させる６分力センサ３、その下側端面に下部ア
ダプタ４を介して剛結合されたベースプレート５、６分
力センサ３の上側端面に上部アダプタ６を介して剛結合
された部品固定台となるテーブル７より構成されてい
る。
柱状起歪体の複数箇所に歪ゲージが添着されて成り、外
力の印加による起歪体の変形により歪ゲージに電気的出
力を発生させる６分力センサ３、その下側端面に下部ア
ダプタ４を介して剛結合されたベースプレート５、６分
力センサ３の上側端面に上部アダプタ６を介して剛結合
された部品固定台となるテーブル７より構成されてい
る。
上記の６分力センサはそれ自体は公知のもので、例え
ば実開平1-140033号公報などにも改良された構成のもの
が開示されているが、市販されているものの中から、使
用目的に適した安価なものを選択して使用するのがよ
い。
ば実開平1-140033号公報などにも改良された構成のもの
が開示されているが、市販されているものの中から、使
用目的に適した安価なものを選択して使用するのがよ
い。
この実施例では、下部アダプタ４は厚板を削り出して
作られ、上部アダプタ６は、下部取付プレート6aと上部
取付プレート6bとを十文字状に組合せたウエブ6cで溶接
により一体に結合して構成されているが、アダプタの製
作方法はこれに限られるものではない。下アダプタ４と
６分力センサ３及びベースプレート５、上アダプタ６と
６分力センサ３及びテーブル７の夫々は着脱可能な六角
ボルトにより剛結合されている。
作られ、上部アダプタ６は、下部取付プレート6aと上部
取付プレート6bとを十文字状に組合せたウエブ6cで溶接
により一体に結合して構成されているが、アダプタの製
作方法はこれに限られるものではない。下アダプタ４と
６分力センサ３及びベースプレート５、上アダプタ６と
６分力センサ３及びテーブル７の夫々は着脱可能な六角
ボルトにより剛結合されている。
ベースプレート５には、工作機械のテーブルや定盤に
取付けるのに適した複数の孔5aが穿設されている。
取付けるのに適した複数の孔5aが穿設されている。
又、テーブル７は、各種形状の加工物等被測定体10を
固定することができるように、多数のネジ穴7aを一面に
等間隔に穿設して成るネジ穴式定盤として構成されると
ともに、クランプバイスセット８が付設されている。
固定することができるように、多数のネジ穴7aを一面に
等間隔に穿設して成るネジ穴式定盤として構成されると
ともに、クランプバイスセット８が付設されている。
上部アダプタ６の上部取付プレート6bの周面に上端部
をビス止めされ、下端がベースプレート５の上面に達す
るスカート状のゴム製防水カバー９が、６分力センサ３
及び上下アダプタ6,4を囲繞して設けられている。
をビス止めされ、下端がベースプレート５の上面に達す
るスカート状のゴム製防水カバー９が、６分力センサ３
及び上下アダプタ6,4を囲繞して設けられている。
測定装置本体１は、一人で容易に携行できるように軽
量にするためと、錆びにくくするため、アルミニウム等
の軽金属が使用され、特にセンサの上部は慣性重量を小
さくする必要上、アルミ溶接構造が用いられている。
量にするためと、錆びにくくするため、アルミニウム等
の軽金属が使用され、特にセンサの上部は慣性重量を小
さくする必要上、アルミ溶接構造が用いられている。
データ処理装置２は、第１図に示す如く、移動容易な
様にキャスター付ラック構造11に、センサコントローラ
12、小型コンピュータ（いわゆるパソコン）13、モニタ
14、プリンタ15等が搭載されて構成されている。測定装
置本体１の６分力センサ３と、上記のセンサコントロー
ラ12とはケーブル16により取外し可能に接続されて使用
される。
様にキャスター付ラック構造11に、センサコントローラ
12、小型コンピュータ（いわゆるパソコン）13、モニタ
14、プリンタ15等が搭載されて構成されている。測定装
置本体１の６分力センサ３と、上記のセンサコントロー
ラ12とはケーブル16により取外し可能に接続されて使用
される。
測定装置本体１の６分力センサ３から送られるデータ
は、データ処理装置２内のセンサコントローラ12でデー
タ処理され、次にパソコン13上で記録・解析処理され
る。
は、データ処理装置２内のセンサコントローラ12でデー
タ処理され、次にパソコン13上で記録・解析処理され
る。
解析処理して得られたデータは、フロッピディスクに
収納することもできるし、モニター14のCRT上にリアル
タイムに表示することもできる。
収納することもできるし、モニター14のCRT上にリアル
タイムに表示することもできる。
データ測定のタイミングは、工作機械等の作動に合せ
て外部装置からの信号で自動的に合せることができる。
これにより必要な期間又は必要な箇所のみのデータを計
測・記録することができる。
て外部装置からの信号で自動的に合せることができる。
これにより必要な期間又は必要な箇所のみのデータを計
測・記録することができる。
データの出力形式は、棒グラフ、折線グラフ、グラフ
ィックス表示、リスト表示等、コンピュータプログラム
により自由に選択することができる。
ィックス表示、リスト表示等、コンピュータプログラム
により自由に選択することができる。
第３図、第４図、第５図に夫々６分力の棒グラフ表
示、ベクトル表示、６軸グラフ表示の例を示す。なお、
表示画面中のFX,FY,FZは夫々X,Y,Z軸方向の力、TX,TY,T
ZはX,Y,Z軸回りのトルクである。本装置によれば上記の
６つの力とトルクが同時に解析され、出力することがで
きる。
示、ベクトル表示、６軸グラフ表示の例を示す。なお、
表示画面中のFX,FY,FZは夫々X,Y,Z軸方向の力、TX,TY,T
ZはX,Y,Z軸回りのトルクである。本装置によれば上記の
６つの力とトルクが同時に解析され、出力することがで
きる。
測定装置本体１とデータ処理装置２とを結ぶケーブル
16の長さを、例えば10mと長くすれば、工作機械等と離
れた所で、モニター、操作をすることができる。
16の長さを、例えば10mと長くすれば、工作機械等と離
れた所で、モニター、操作をすることができる。
以上、工作機械での切削加工時に工具に加わる３次元
の力、トルクの測定・解析を対象として本考案の荷重測
定・解析装置を説明したが、本考案の荷重測定・解析装
置はこの他、ロボットの押付け力の測定や、プレイ時ス
ポーツ用具に加わる荷重の分析、バイオメカニックス分
野、風胴実験、自動車工学分野等多岐に亘って使用可能
である。なお、風胴実験に用いる場合は、本考案の測定
装置本体を風胴本体に固定された部材に取付けて使用す
ればよい。
の力、トルクの測定・解析を対象として本考案の荷重測
定・解析装置を説明したが、本考案の荷重測定・解析装
置はこの他、ロボットの押付け力の測定や、プレイ時ス
ポーツ用具に加わる荷重の分析、バイオメカニックス分
野、風胴実験、自動車工学分野等多岐に亘って使用可能
である。なお、風胴実験に用いる場合は、本考案の測定
装置本体を風胴本体に固定された部材に取付けて使用す
ればよい。
効果 以上の如く、本考案によれば、簡単な構成で安価に工
作機械の工具等に加わる６分力を測定・解析することが
でき、工具等の改善、最適使用条件の設定に反映させる
ことができる。
作機械の工具等に加わる６分力を測定・解析することが
でき、工具等の改善、最適使用条件の設定に反映させる
ことができる。
第１図は本考案の実施例の荷重測定・解析装置の全体構
成を示す斜視図、第２図はその測定装置本体の一部断面
を含む側面図、第３図乃至第５図は夫々その出力データ
の表示の例を示す説明図である。 １……測定装置本体、２……データ処理装置、３……６
分力センサ、4,6……アダプタ、５……ベースプレート
（基板）、７……テーブル（被測定体固定台）、８……
クランプバイス、９……防水カバー、10……被測定体、
12……センサコントローラ、13……パソコン、14……モ
ニタ、15……プリンタ、16……ケーブル
成を示す斜視図、第２図はその測定装置本体の一部断面
を含む側面図、第３図乃至第５図は夫々その出力データ
の表示の例を示す説明図である。 １……測定装置本体、２……データ処理装置、３……６
分力センサ、4,6……アダプタ、５……ベースプレート
（基板）、７……テーブル（被測定体固定台）、８……
クランプバイス、９……防水カバー、10……被測定体、
12……センサコントローラ、13……パソコン、14……モ
ニタ、15……プリンタ、16……ケーブル
フロントページの続き (72)考案者 伊藤 辰也 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内
Claims (2)
- 【請求項１】固定台板に取付けられた被測定体に外力に
より加わる６分力を測定し、解析を行なう荷重測定・解
析装置において、 短柱状起歪体の複数箇所に歪ゲージが添着されて成り、
外力の印加による該起歪体の変形により上記歪ゲージに
電気的出力を発生させる６分力センサ、 上記６分力センサの一端面に剛結合され、当該装置本体
を固定するための複数の穴が穿設され、上記固定台板に
固定可能な基板、 上記６分力センサの他端面に剛結合され、複数のネジ穴
が穿設され、上記被測定体を固定可能な被測定体固定
台、及び 上記基板と上記被測定体固定台との間で上記６分力セン
サを囲繞して設けられた柔軟な保護カバー とを有して成る測定装置本体と、 該測定装置本体とケーブルにより接続可能なデータ処理
装置とより構成されたことを特徴とする荷重測定・解析
装置。 - 【請求項２】上記の６分力センサの一端面と上記基板と
の間及び上記６分力センサの他端と被測定体固定台との
間に交換可能なアダプタを介在させたことを特徴とする
請求項１に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990104683U JP2521680Y2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 荷重測定・解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990104683U JP2521680Y2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 荷重測定・解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461041U JPH0461041U (ja) | 1992-05-26 |
| JP2521680Y2 true JP2521680Y2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=31850068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990104683U Expired - Lifetime JP2521680Y2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 荷重測定・解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2521680Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7327869B2 (ja) * | 2019-06-27 | 2023-08-16 | ミネベアミツミ株式会社 | 力覚センサモジュール及びロボットハンド |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315131A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | Kyowa Electronic Instr Corp Ltd | 多分力検出器およびこれを用いた多分力検出装置 |
| JPH01140033A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-06-01 | Nitta Ind Corp | 力−モーメント・センサの製造方法 |
-
1990
- 1990-10-04 JP JP1990104683U patent/JP2521680Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315131A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | Kyowa Electronic Instr Corp Ltd | 多分力検出器およびこれを用いた多分力検出装置 |
| JPH01140033A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-06-01 | Nitta Ind Corp | 力−モーメント・センサの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461041U (ja) | 1992-05-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |