JP2567270B2

JP2567270B2 - 力測定装置

Info

Publication number: JP2567270B2
Application number: JP63078341A
Authority: JP
Inventors: ハインツ・ゲーデルト; ユルゲン・ヘンゼル
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1988-04-01
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPS63262534A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、測定すべき力は圧力センサに接続されてい
る液体容積へピストンにより作用し、この圧力センサに
おいて液体圧力が電気信号に変換される。力測定装置に
関する。

〔従来の技術〕

このような公知の測定装置は、その作用原理により直
接測定方法と間接測定方法とに分けられる。直接力測定
方法では、電気的に評価可能な性質変化に反応する能動
体（例えば圧電、磁気弾性材料）へ力が作用する。間接
力測定方法では、変形体により力が電気的に評価可能な
行程変化に変換される（容量又は誘導ひずみ計）。これ
らの装置は比較的費用がかかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、間接力測定方法で動作する安価な力
測定装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、ケース切欠
きに設けられる折り畳み膜内に液体容積が閉じ込めら
れ、圧力センサと液体容量との間に空気容積がある。

〔発明の効果〕

本発明による力測定装置は、力測定を圧力測定により
行ない、それによつて安価な測定値センサを使用するこ
とができる。ばね−質量系の調和と減衰の調節とによつ
て、測定系の動特性をそのつど要求に合わせることがで
きる。集積電子装置を持つ圧力センサの使用によつて、
信号変換及び信号処理を行なうこじんまりした系が得ら
れる。電気出力は力調整回路用実際値信号として直接使
用することができる。測定装置の可動部分は並進自由度
のみを持ち、従つて単なる測定機能のほかに案内機能を
引受けることができる。縦案内に軸線に一致する力成分
のみが評価される。

本発明の別の有利な構成は従属請求項からわかる。ピ
ストンがはねにより予荷重をかけられていることによ
り、ばね基部の移動により所望の動作点を設定すること
ができる。

特に請求項６及び７により、折り畳み膜及び圧力セン
サ用過負荷保護装置を測定装置に設けることができる。

請求項８及び９には、操作駆動装置における測定装置
の特に有利な使用が示されている。この特別な組込み状
態は、操作駆動装置の作用方向の力成分のみを検出する
のを可能にする。それにより操作駆動装置の行程の精確
な検出が可能になる。測定装置は、今まで使用された補
償継手の代りに、シリンダ案内装置中に特に場所を節約
して組込むことができる。更に特に簡単な機械的構造
は、操作力を圧力信号に直接変換するのを可能にし、そ
の際ヒステリシスや直線性偏差は少ない。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面により説明する。

ケース部分10内の縦案内片11上に摺動体12が極めて摩
擦を少なく案内され、そのケースから突出する上面に棒
13が取付けられ、測定すべき力Ｆがこの棒へ作用する。
作用する力とは反対の棒端面は13Aで示され、力が作用
しない時にはケース端面10Aに対して特定の間隔をとつ
ている。ケースブラケツト14には、摺動体12の縦軸線と
一致する軸線を持つねじ穴15が形成されている。ねじ穴
13には調節ねじ17が設けられて、摺動体12の盲穴19内に
ある圧縮ばね18へ作用する。盲穴19を持つ摺動体12の部
分とは反対側の端部にはピストン部分21が形成されて、
摺動体12の縦軸線に対して同軸的に延びるケースブラケ
ツト24の穴23内に設けられる折り畳み膜22へ作用する。
穴23はケース10の端部に設けられる板25により閉鎖さ
れ、この板が折り畳み膜22に形成された環状隆起26も固
定する。折り畳み膜22の内部空間27には液体がある。

空間27には板25にある通路29が接続されて、特定の液
体及び空気の容積31がある閉じた空間30に通じている。
通路29には絞り32が設けられている。空間30から通路33
が圧力センサ34へ通じ、この圧力センサ例えば圧電素子
が力Ｆに比例する電気出力信号を供給する。この信号
は、力測定装置を設けることができる力調整回路の実際
値として必要である。

測定装置は軟らき圧縮ばね18を介して予荷重をかけら
れている。調節ねじ17を回すことにより所望の動作点を
設定することができる。ケース内における摺動体18の不
動作位置は、圧縮ばね18の予荷重と空間27及び30内の液
体及び空気の容積の大きさとにより規定されている。端
面10Aと13Aとの間隔は最大可能測定範囲を決定する。空
間27内の圧力は測定すべき力Ｆに比例して増大する。空
気容積31の可圧縮性は、端面13Aが端面10Aへ当る時、ス
トツパとしてのこれら端面10A,13Aと共に有効な過負荷
保護を行なう。空気容積31により、反力が突然生ずる
際、力上昇をゆるやかにし、即ち空気容積は減衰絞り32
と共同作用して圧力上昇を遅らせる。

第２図では測定装置が操作駆動装置35に組込まれて示
され、第１図による実施例とは異なる構成の過負荷保護
装置を持つている。操作駆動装置35として例えば空気圧
シリンダ、液圧シリンダ又は電動駆動装置が考えられ
る。測定装置は操作駆動装置35の並進運動する部分36例
えばシリンダのピストンと案内装置38の案内部分37との
間に設けられている。測定装置は、例えば一般に存在す
る補償継手の代りに案内装置38に組込むことができる。
案内装置38は周知のように操作駆動装置35のねじれ防止
に役立ち、できるだけ摩擦なしに支持されて案内部分37
に取付けられる案内棒39を持つている。案内部分37には
測定装置の板25も設けられている。

第１図による構成と異なり第２図では、つぼ状に形成
されて折り畳み膜22へ作用するピストン42の周面には段
部44がある。ケースブラケツト24へねじ込み可能なスリ
ーブ45がこの段部44に当つている。ピストン42の内部46
にはばね47が設けられて、その一端がピストン42の底に
当り、他端がピン50のフランジ49に当り、このピンは固
定剛性継手54により操作素子36に結合されている。更に
ピストン42にはおねじを持つスリーブ53がねじ込まれ
て、その端面でピン50のフランジ49を押している。それ
によりばね47に対して、最大許容測定力に対応する所定
の予荷重が生ずる。スリーブ45を回すことにより、ピス
トン42が軸線方向に移動せしめられて、折り畳み膜22へ
押付けられる。それにより液体を満たされる内部空間27
に特定の圧力を設定可能であり、従つて測定装置に予荷
重をかけることができる。

操作駆動装置35により発生される力は、継手54、ピン
50、予荷重をかけられるばね47及びピストン42を経て折
り畳み膜22へ作用する。既に上述したように、空間27に
発生される液体圧力は圧力センサ34へ伝達される。測定
される液体圧力は導入される力に比例する。操作駆動装
置35と折り畳み膜22との間の力経路にあるばね47は、継
手54及びスリーブ45と共に過負荷保護装置として役立
つ。操作素子36における操作力が折り畳み膜22及び圧力
センサ34における最大許容値を越えて増大すると、予荷
重をかけられているばね47は、ピストン42の内部46中を
軸線方向に移動可能なピストン50を介して圧縮される。
その際継手54の端面はスリーブ45に当るので、力はケー
スブラケツト24及び板25を経て案内部分37へ導入され
る。それにより内部空間27内の液体圧力が制限される。
操作駆動装置35の戻り行程の際、ピストン42の段部44と
ピン50のフランジ49とを介して、案内部分37の連行が行
なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は少し簡単化して示す力測定装置の縦断面図、第
２図は力測定装置の別の実施例の一部を切欠いた側面図
である。 21,42……ピストン、22……折り畳み膜、23……ケース
切欠き（穴）、27……液体容積、31……空気容積、34…
…圧力センサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定すべき力（Ｆ）が圧力センサ（34）に
接続されている液体容積（27）へピストン（21）により
作用し、この圧力センサにおいて液体圧力が電気信号に
変換されるものにおいて、ケース切欠き（23）に設けら
れる折り畳み膜（22）内に液体容積（27）が閉じ込めら
れ、圧力センサ（34）と液体容積（27）との間に空気容
積（31）があることを特徴とする、力測定装置。
【請求項２】ピストン（21）が摩擦少なく支持されてば
ね（18）の予荷重を受ける摺動体（12）の一部であるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】液体容積（27）と空気容積（31）との間に
絞り（32）があることを特徴とする、請求項１及び２の
１つに記載の装置。
【請求項４】力測定装置が力調整回路の一部であり、圧
力センサの電気出力信号が実際値を形成していることを
特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の装置。
【請求項５】圧力センサが信号変換用集積電子装置を持
つていることを特徴とする、請求項１ないし４の１つに
記載の装置。
【請求項６】ばね（47）が力導入部分（13,36,52）に結
合されていることを特徴とする、請求項１ないし５の１
つに記載の装置。
【請求項７】初期位置でピストン（42）が、ケース（2
4）に設けられて最大許容力に達した際力方向における
力導入部分（13,36）の部分（54）の運動を限定する部
分（45）に当ることを特徴とする、請求項１ないし６の
１つに記載の装置。
【請求項８】力測定装置が、操作駆動装置（35）の並進
運動する部分（36）と操作駆動装置（35）の案内装置
（38）の案内部分（37）との間に設けられていることを
特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の力測定装
置を持つ操作駆動装置。
【請求項９】力導入部分（13,36）にピストン（42）用
及び案内部分（37）用の連行片（49,52）が設けられて
いることを特徴とする、請求項８に記載の操作駆動装
置。
【請求項１０】操作駆動装置（35）が圧力シリンダであ
ることを特徴とする、請求項８及び９の１つに記載の操
作駆動装置。