JP2677678B2 - 圧力又は力センサ - Google Patents
圧力又は力センサInfo
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- JP2677678B2 JP2677678B2 JP1175757A JP17575789A JP2677678B2 JP 2677678 B2 JP2677678 B2 JP 2677678B2 JP 1175757 A JP1175757 A JP 1175757A JP 17575789 A JP17575789 A JP 17575789A JP 2677678 B2 JP2677678 B2 JP 2677678B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は支持体に対する支持部として作用する補強エ
ッジ部を有する、軸対称の圧力又は力を受ける円形板ば
ねを具え、該板ばねに歪みゲージを設けて成る圧力又は
力センサに関するものである。
ッジ部を有する、軸対称の圧力又は力を受ける円形板ば
ねを具え、該板ばねに歪みゲージを設けて成る圧力又は
力センサに関するものである。
（従来の技術） 斯る力センサはドイツ国特許第1129317号明細書から
既知である。この力センサは補強エッジ部と力が印加さ
れる補強中心部とを有する軸対称の円形板はねを具えて
いる。この円形板ばねの膨張又は圧縮が最大の位置に歪
みゲージを設け、このゲージから力測定セルに作用する
力に対応する電気信号を取り出す。円形板ばねの補強エ
ッジ部に作用する120゜間隔の３個のボルトを支持体を
構成するベース支持板に支持する。
既知である。この力センサは補強エッジ部と力が印加さ
れる補強中心部とを有する軸対称の円形板はねを具えて
いる。この円形板ばねの膨張又は圧縮が最大の位置に歪
みゲージを設け、このゲージから力測定セルに作用する
力に対応する電気信号を取り出す。円形板ばねの補強エ
ッジ部に作用する120゜間隔の３個のボルトを支持体を
構成するベース支持板に支持する。
（発明が解決しようとする課題） この力センサにおいては、円形板ばねに力が加わる
と、所望の曲げ変形に加えて補強エッジ部の外向き変形
も生ずる。これはボルトとベース支持板との間に半径方
向の相対的運動を生ずる。この円形板ばねの補強エッジ
部の半径方向変形は円形板ばねの半径が小さくなるにつ
れ大きくなる。更に、温度変化に応答してボルトとベー
ス支持板との間にすべり運動が生ずる。これらの影響の
ために斯る力測定セルの電圧−力特性はヒステリシスが
顕著になる。また、この特性は適正に再現可能でなく、
温度が変化すると変化することを確かめた。
と、所望の曲げ変形に加えて補強エッジ部の外向き変形
も生ずる。これはボルトとベース支持板との間に半径方
向の相対的運動を生ずる。この円形板ばねの補強エッジ
部の半径方向変形は円形板ばねの半径が小さくなるにつ
れ大きくなる。更に、温度変化に応答してボルトとベー
ス支持板との間にすべり運動が生ずる。これらの影響の
ために斯る力測定セルの電圧−力特性はヒステリシスが
顕著になる。また、この特性は適正に再現可能でなく、
温度が変化すると変化することを確かめた。
これがため、本発明の目的は円形板ばねと支持体との
間の半径方向すべり運動を除去した圧力又は力センサを
提供することにある。
間の半径方向すべり運動を除去した圧力又は力センサを
提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、この目的の達成のために、支持体を円形板
ばねの補強エッジ部に、その半径方向膨張が略々零であ
る環状区域において固定したことを特徴とする。
ばねの補強エッジ部に、その半径方向膨張が略々零であ
る環状区域において固定したことを特徴とする。
本発明の圧力又は力センサにおいては、力が印加され
ると円形板ばねの所望の変形に加えて補強エッジ部の内
向き傾動が特に補強エッジ部の半径方向膨張のないスカ
ート部の環状区域を中心に生ずることが確かめられた。
本発明の圧力又は力センサは支持体が円形板ばねの補強
エッジ部に半径方向膨張が略々零である部分で連結され
た構造であるので、力の印加時の支持体と円形板ばねと
の間にすべり運動は何も生じない。従って本発明の圧力
又は力センサにおいては、従来の力センサと比較して電
圧−力特性のヒステリシスが減少すると共に力の印加時
に支持体と円形板ばねとの間に相対運動が何も生じな
い。更に、この電圧−力特性は十分に再現可能である。
また、温度が変化してもこの特性は精密に再現可能なよ
うに一定に変化するだけである。
ると円形板ばねの所望の変形に加えて補強エッジ部の内
向き傾動が特に補強エッジ部の半径方向膨張のないスカ
ート部の環状区域を中心に生ずることが確かめられた。
本発明の圧力又は力センサは支持体が円形板ばねの補強
エッジ部に半径方向膨張が略々零である部分で連結され
た構造であるので、力の印加時の支持体と円形板ばねと
の間にすべり運動は何も生じない。従って本発明の圧力
又は力センサにおいては、従来の力センサと比較して電
圧−力特性のヒステリシスが減少すると共に力の印加時
に支持体と円形板ばねとの間に相対運動が何も生じな
い。更に、この電圧−力特性は十分に再現可能である。
また、温度が変化してもこの特性は精密に再現可能なよ
うに一定に変化するだけである。
本発明の好適例においては、前記円形板ばねにはその
補強エッジ部の支持体と対向する外縁部に、弾性金属パ
イプの形態の前記支持体と掛合する環状の切込みを設
け、この切込みの、金属パイプの端面に対向する支持表
面として作用する表面を半径方向膨張が略々零である前
記環状区域内に位置させる。このようにすると製造が簡
単な圧力又は力センサが得られ、このセンサでは円形板
ばねはその外縁部に沿って延在する均等な切込みを具え
る。円形板ばねの補強エッジ部における傾動を吸収する
薄い弾性金属パイプが支持体として作用する。前記切込
みは断面図で見て略々矩形とし、その支持表面として作
用する表面を弾性金属パイプの対向端面に溶接、はんだ
付け又はセメント付けするのが好ましい。支持体は金属
パイプの内部に延在する突部（肉厚部分）を有する弾性
金属パイプの形態にし、このパイプを略々半径方向膨張
のない環状区域を延在する円形の溝に掛合させることも
できる。
補強エッジ部の支持体と対向する外縁部に、弾性金属パ
イプの形態の前記支持体と掛合する環状の切込みを設
け、この切込みの、金属パイプの端面に対向する支持表
面として作用する表面を半径方向膨張が略々零である前
記環状区域内に位置させる。このようにすると製造が簡
単な圧力又は力センサが得られ、このセンサでは円形板
ばねはその外縁部に沿って延在する均等な切込みを具え
る。円形板ばねの補強エッジ部における傾動を吸収する
薄い弾性金属パイプが支持体として作用する。前記切込
みは断面図で見て略々矩形とし、その支持表面として作
用する表面を弾性金属パイプの対向端面に溶接、はんだ
付け又はセメント付けするのが好ましい。支持体は金属
パイプの内部に延在する突部（肉厚部分）を有する弾性
金属パイプの形態にし、このパイプを略々半径方向膨張
のない環状区域を延在する円形の溝に掛合させることも
できる。
弾性金属パイプの、円形板ばねと反対側の端面は中心
に支持片が配置された弾性板の形態にし、これにより円
形板ばねを斜め方向の負荷から保護すると共にこの支持
片を支持するベース支持体のでこぼこから保護すする。
或は又、弾性曲げ素子を支持片に直接一体に形成して斜
め方向の負荷及びでこぼこを吸収することもできる。本
発明の力測定セルの温度感度を低減するために、弾性金
属パイプと弾性板とから成る支持体を円形板ばねと同一
の材料で一体の構成単位として形成するのが好ましい。
に支持片が配置された弾性板の形態にし、これにより円
形板ばねを斜め方向の負荷から保護すると共にこの支持
片を支持するベース支持体のでこぼこから保護すする。
或は又、弾性曲げ素子を支持片に直接一体に形成して斜
め方向の負荷及びでこぼこを吸収することもできる。本
発明の力測定セルの温度感度を低減するために、弾性金
属パイプと弾性板とから成る支持体を円形板ばねと同一
の材料で一体の構成単位として形成するのが好ましい。
測定感度を増大するには、前記円形板ばねの支持体と
対向する側面を基本的に平面にし、円形板ばねの補強エ
ッジ部と力印加点として作用する補強中心部との間の、
支持体とは反対側の側面を非平面にし、歪みゲージを前
記平面上の膨張又は圧縮が最大の部分に、半径方向に又
は接線方向に配置するのが好ましい。補強中心部分は圧
力又は力を受けるための十分な平坦部を円形板ばねに与
える。
対向する側面を基本的に平面にし、円形板ばねの補強エ
ッジ部と力印加点として作用する補強中心部との間の、
支持体とは反対側の側面を非平面にし、歪みゲージを前
記平面上の膨張又は圧縮が最大の部分に、半径方向に又
は接線方向に配置するのが好ましい。補強中心部分は圧
力又は力を受けるための十分な平坦部を円形板ばねに与
える。
（実施例） 図面につき本発明の実施例を説明する。
本発明の力センサは軸対称円形板ばね１と、円形板ば
ね１を支持する支持体３とを具えている。支持体３は基
板２で支持される。力を検知するのに好適な円形板ばね
１は力の印加点として作用する補強中心部４を有し、こ
の部分は規定の方向の負荷作用を得るために、ドーム状
にする。円形板ばねは支持体３に対する支持部として作
用する補強エッジ部５を有する。適切な半径方向膨張を
得るために、円形板ばね１は半径方向に変化する厚さを
有する。中心部４の周囲を延在するチャンネル状の溝が
補強エッジ部５と中心部４との間に存在する。円形板ば
ね１の力印加点と反対側の側面６は基本的に平面にす
る。この側面６上の最大膨張又は圧縮区域に歪みゲージ
７を半径方向又は接線方向に設ける。
ね１を支持する支持体３とを具えている。支持体３は基
板２で支持される。力を検知するのに好適な円形板ばね
１は力の印加点として作用する補強中心部４を有し、こ
の部分は規定の方向の負荷作用を得るために、ドーム状
にする。円形板ばねは支持体３に対する支持部として作
用する補強エッジ部５を有する。適切な半径方向膨張を
得るために、円形板ばね１は半径方向に変化する厚さを
有する。中心部４の周囲を延在するチャンネル状の溝が
補強エッジ部５と中心部４との間に存在する。円形板ば
ね１の力印加点と反対側の側面６は基本的に平面にす
る。この側面６上の最大膨張又は圧縮区域に歪みゲージ
７を半径方向又は接線方向に設ける。
補強エッジ部５の外縁部８に環状の矩形断面の切込み
９を支持体３に向けて形成する。この切込み９の、支持
体３に対向する支持表面10として形成された表面は円形
板ばね１の側面６と平行に延在させると共に半径方向膨
張が略々零である円形板ばねの環状区域に位置させる。
支持体３はこの円形板ばね１の切込み９と掛合する肉薄
の弾性金属パイプ11の形態にする。支持表面10と弾性金
属パイプ11の端面を溶接部17で接続する。この接続はは
んだ付け又はセメント付けで行なうこともできる。力が
印加されると、円形板ばね１の所望の変形に加えて補強
エッジ部５の傾動が特に支持表面10と肉薄弾性金属パイ
プ11の端面との間の界面（溶接部17）に位置する補強エ
ッジ部の支持点を中心として生ずる。従って円形板ばね
１と支持体３との間にすべり運動が生ずることはない。
弾性金属パイプ11は補強エッジ部５の傾動を吸収するの
がその唯一の目的である。
９を支持体３に向けて形成する。この切込み９の、支持
体３に対向する支持表面10として形成された表面は円形
板ばね１の側面６と平行に延在させると共に半径方向膨
張が略々零である円形板ばねの環状区域に位置させる。
支持体３はこの円形板ばね１の切込み９と掛合する肉薄
の弾性金属パイプ11の形態にする。支持表面10と弾性金
属パイプ11の端面を溶接部17で接続する。この接続はは
んだ付け又はセメント付けで行なうこともできる。力が
印加されると、円形板ばね１の所望の変形に加えて補強
エッジ部５の傾動が特に支持表面10と肉薄弾性金属パイ
プ11の端面との間の界面（溶接部17）に位置する補強エ
ッジ部の支持点を中心として生ずる。従って円形板ばね
１と支持体３との間にすべり運動が生ずることはない。
弾性金属パイプ11は補強エッジ部５の傾動を吸収するの
がその唯一の目的である。
肉薄弾性金属ハイプ11の円形板ばね１とは反対側の端
面は弾性板12で終端する。この弾性板12はその中心に、
基板２上に支持される支持片13を有している。この支持
片13の中心に通孔14が設けられ、更にこの通孔と支持片
13の外周面との間に通孔15が設けられ、これら通孔は歪
みゲージ７に至るリード線16の案内孔として作用する。
肉薄弾性金属パイプ11及び弾性板12から成る単体の構成
単位として造るのが好適な支持体３は円形板ばねを基板
２のでこぼこ及び斜めの力から保護する目的もある。支
持体３及び円形板ばね１は同一の原料で造る必要があ
る。
面は弾性板12で終端する。この弾性板12はその中心に、
基板２上に支持される支持片13を有している。この支持
片13の中心に通孔14が設けられ、更にこの通孔と支持片
13の外周面との間に通孔15が設けられ、これら通孔は歪
みゲージ７に至るリード線16の案内孔として作用する。
肉薄弾性金属パイプ11及び弾性板12から成る単体の構成
単位として造るのが好適な支持体３は円形板ばねを基板
２のでこぼこ及び斜めの力から保護する目的もある。支
持体３及び円形板ばね１は同一の原料で造る必要があ
る。
この力センサは引張力を検知するのに用いることもで
きる。この目的のためには力印加点として作用する補強
中心部４に、引張力を加え得るようにする手段を設ける
必要がある。
きる。この目的のためには力印加点として作用する補強
中心部４に、引張力を加え得るようにする手段を設ける
必要がある。
円形板ばねをその補強エッジ部における半径方向膨張
が零である環状区域でこのエッジ部の傾動のピボット点
として接続することは補強エッジ部との間に非平面又は
平面円形板ばねを有する圧力センサに用いることもでき
る。
が零である環状区域でこのエッジ部の傾動のピボット点
として接続することは補強エッジ部との間に非平面又は
平面円形板ばねを有する圧力センサに用いることもでき
る。
図面は本発明力センサの断面図である。 １……円形板ばね ２……基板 ３……支持体 ４……補強中心部 ５……補強エッジ部 ７……歪みゲージ ８……外縁部 ９……切込み 11……肉薄弾性金属パイプ 12……弾性板 13……支持片 14,15……通孔 16……リード線
Claims (4)
- 【請求項１】支持体（３）に対する支持部として作用す
る補強エッジ部（５）を有する軸対象の圧力又は力を受
ける円形板ばね（１）を具え、該板ばねに歪みゲージ
（７）を設けて成る圧力又は力センサにおいて、前記支
持体（３）が肉薄の弾性円筒パイプ（11）の形態であ
り、前記円形板ばね（１）にはその補強エッジ部（５）
の支持体（３）と対向する外縁部（８）に、前記支持体
（３）と掛合する環状の切込み（９）が設けられ、この
切込み（９）の、前記パイプ（11）の端面に対向する支
持表面（10）として作用する表面が半径方向膨張が略々
零である環状区域内に位置し、且つ前記パイプ（11）の
端面が、前記切込みの、支持表面（10）として作用する
表面に固定されていることを特徴とする圧力又は力セン
サ。 - 【請求項２】前記切込み（９）は断面図で見て略々矩形
とし、その支持表面（10）として作用する表面を前記弾
性円筒パイプ（11）の対向端面に溶接、はんだ付け又は
セメント付けしたことを特徴とする請求項１記載の圧力
又は力センサ。 - 【請求項３】前記弾性円筒パイプ（11）の、円形板ばね
（１）と反対側の端面は中心に支持片（13）を有する弾
性板（12）で終端されていることを特徴とする請求項２
記載の圧力又は力センサ。 - 【請求項４】前記円形板ばね（１）の支持体（３）と対
向する表面（６）を基本的に平面にし、円形板ばねの補
強エッジ部（５）と力印加点として作用する補強中心部
（４）との間の、支持体（３）とは反対側の表面を非平
面にし、歪みゲージ（７）を前記平面（６）上の膨張又
は圧縮が最大の部分に、半径方向に又は接線方向に配置
してあることを特徴とする請求項１〜３項の何れかに記
載の圧力又は力センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3823673.7 | 1988-07-13 | ||
| DE3823673A DE3823673A1 (de) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Druck- bzw. kraftaufnehmer mit einer axialsymmetrischen, druck- bzw. kraftaufnehmenden kreisplattenfeder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267937A JPH0267937A (ja) | 1990-03-07 |
| JP2677678B2 true JP2677678B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=6358550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1175757A Expired - Lifetime JP2677678B2 (ja) | 1988-07-13 | 1989-07-10 | 圧力又は力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5024107A (ja) |
| EP (1) | EP0351006B1 (ja) |
| JP (1) | JP2677678B2 (ja) |
| DE (2) | DE3823673A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4009019C2 (de) * | 1990-03-21 | 1998-07-23 | Philips Patentverwaltung | Kreisplattenfeder für eine Kraftmeßzelle |
| US5111702A (en) * | 1990-06-22 | 1992-05-12 | Hottinger Baldwin Measurements, Inc. | Torsion ring transducer |
| DE4139439A1 (de) * | 1991-11-29 | 1993-06-03 | Siemens Ag | Kraftsensor |
| DE59207994D1 (de) * | 1992-03-18 | 1997-03-13 | Hottinger Messtechnik Baldwin | Kraftmesseinrichtung |
| DE4232785A1 (de) * | 1992-09-30 | 1994-03-31 | Philips Patentverwaltung | Kreisplattenfeder für eine Kraftmeßzelle |
| US5481905A (en) * | 1992-11-03 | 1996-01-09 | Philips Electronics North America Corporation | Transducer circuit having negative integral feedback |
| DE9312740U1 (de) * | 1993-08-25 | 1994-10-06 | Siemens AG, 80333 München | Ringsteg-Wägezelle mit Ringkerben zur Nennlasteinstellung |
| DE19514916A1 (de) * | 1995-04-22 | 1996-10-24 | Gassmann Theiss Messtech | Vorrichtung zur Kraftmessung mittels eines elektromechanischen Kraftaufnehmers |
| DE19537569C2 (de) * | 1995-08-03 | 1998-07-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Stahlbasiertes Kraft-Sensorsystem |
| SE9601014L (sv) * | 1996-03-18 | 1997-09-15 | Nobel Elektronik Ab | Lastcell av skjuvkrafttyp |
| US6044711A (en) * | 1997-01-10 | 2000-04-04 | Psi-Tronix, Inc. | Force sensing apparatus |
| JP3745107B2 (ja) * | 1997-08-28 | 2006-02-15 | Ｊｆｅアドバンテック株式会社 | ロードセル及びロードセルを備える荷重検出装置 |
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| WO2008003168A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Simons Gerald S | Load cell having a base with a curved surface |
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| DE102009002188A1 (de) * | 2009-04-03 | 2010-10-14 | Tecsis Gmbh | Kraftaufnehmer zur Messung von Stützkräften in einem Abstützelement |
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