JP5597095B2 - Washer type load cell and thrust load detection mechanism - Google Patents

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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
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    • F16C19/54Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/545Systems comprising at least one rolling bearing for radial load in combination with at least one rolling bearing for axial load

Description

本発明は、軸に作用するスラスト荷重を検出するためのワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構に関する。   The present invention relates to a washer-type load cell and a thrust load detection mechanism for detecting a thrust load acting on a shaft.

従来のワッシャ型ロードセルとしては、特許文献1に示すものがある。このワッシャ型ロードセルは、軸に挿入してスラスト荷重を検出するものであり、環状を成して片面でスラスト荷重を受圧するロードセル本体を有している。このロードセル本体は空洞であり、ロードセル本体の片面には、ロードセル本体の内輪と外輪とに支持される両持ち梁が幅方向に形成される。また、当該片面の内側には歪みゲージが貼り付けてある。さらに、当該片面の外側には、スラスト荷重を受圧する凸状の支持部が円周方向へ連続して設けてある。この構成により、支持部がスラスト荷重を受圧すると梁が歪み、この歪みを歪みゲージが電気信号として検出してスラスト荷重を検出する。   As a conventional washer type load cell, there is one shown in Patent Document 1. This washer-type load cell is inserted into a shaft to detect a thrust load, and has a load cell body that is annular and receives the thrust load on one side. The load cell body is hollow, and a cantilever beam supported by the inner ring and the outer ring of the load cell body is formed in the width direction on one side of the load cell body. A strain gauge is attached to the inside of the one surface. Further, on the outer side of the one surface, a convex support portion for receiving a thrust load is continuously provided in the circumferential direction. With this configuration, when the support portion receives the thrust load, the beam is distorted, and the strain is detected by the strain gauge as an electrical signal to detect the thrust load.

実開平5−40424号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-40424

しかしながら、上記ワッシャ型ロードセルは、ロードセル本体の片面において幅方向に梁を形成する構成である。この構成では、梁の全長が幅に制限されるため、支点と作用点との距離を十分に長く設定することができない。そのため、出力感度特性が劣り、スラスト荷重を精度良く検出することができなかった。   However, the washer type load cell has a configuration in which a beam is formed in the width direction on one side of the load cell main body. In this configuration, since the total length of the beam is limited by the width, the distance between the fulcrum and the action point cannot be set sufficiently long. Therefore, the output sensitivity characteristics are inferior, and the thrust load cannot be detected with high accuracy.

本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、特に低スラスト荷重を精度良く検出可能なワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a washer-type load cell and a thrust load detection mechanism that can particularly detect a low thrust load with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明のワッシャ型ロードセルは、環状を成し、片面でスラスト荷重を受圧するロードセル本体と、このロードセル本体の歪みを検出する歪み検出手段とを備えるワッシャ型ロードセルにおいて、前記ロードセル本体が、もう一方の片面に円周方向へ所定の間隔をおいて配置される複数の支持部を有し、スラスト荷重に応じて当該支持部を支点として歪む構成である。   In order to achieve the above object, a washer-type load cell according to the present invention comprises a load cell main body that has an annular shape and receives a thrust load on one side, and a strain detection means that detects strain of the load cell main body. The load cell main body has a plurality of support portions arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the other surface, and is distorted with the support portions as fulcrums according to the thrust load.

また、上記ワッシャ型ロードセルにおいては、前記ロードセル本体が、前記支持部を有する片面に当該支持部よりも厚みの薄い突部を有する構成であることが望ましい。   In the washer type load cell, it is desirable that the load cell main body has a protrusion having a thickness smaller than that of the support portion on one side of the support portion.

また、上記ワッシャ型ロードセルにおいては、前記ロードセル本体が、スラスト荷重を受圧する片面に円周方向へ所定の間隔をおいて配置される複数の受圧部を有し、当該受圧部と前記支持部とは、円周方向における配置位相が異なる構成であることが望ましい。   Further, in the washer type load cell, the load cell main body has a plurality of pressure receiving portions arranged at a predetermined interval in the circumferential direction on one surface receiving pressure of the thrust load, the pressure receiving portion and the support portion. It is desirable that the arrangement phase is different in the circumferential direction.

また、上記ワッシャ型ロードセルにおいては、前記ロードセル本体が、両面から受圧板で挟まれる構成であることが望ましい。   In the washer type load cell, it is desirable that the load cell main body is sandwiched between pressure receiving plates from both sides.

上記目的を達成するために、本発明のスラスト荷重検出機構は、軸を回転自在に支持するとともに、当該軸に作用するスラスト荷重を受ける軸受と、前記軸に挿入され、前記軸受に押圧されて変形するロードセル本体と、このロードセル本体の歪み量を検出する歪み検出手段から成るワッシャ型ロードセルと、前記軸受と前記ワッシャ型ロードセルとの間に介在し、前記軸受に作用するスラスト荷重をワッシャ型ロードセルへ伝達する受圧板と、から構成される。 In order to achieve the above object, the thrust load detection mechanism of the present invention supports a shaft rotatably, receives a thrust load acting on the shaft, and is inserted into the shaft and pressed against the bearing. A washer type load cell comprising a deformed load cell main body, strain detecting means for detecting a strain amount of the load cell main body, and a thrust load acting on the bearing interposed between the bearing and the washer type load cell. A pressure receiving plate that transmits to

また、前記ロードセル本体は、両面もしくは片面に複数の突起を備え、この突起を支点として歪む構成であることが望ましい。 The load cell body preferably has a plurality of protrusions on both sides or one side and is distorted with the protrusions as fulcrums .

また、前記受圧板は、前記ワッシャ型ロードセルを両面から挟み込むよう対で成ることが望ましい。 Further, it is desirable that the pressure receiving plates are formed in pairs so as to sandwich the washer type load cell from both sides.

また、前記軸受は、背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the bearings are a pair of angular ball bearings arranged in combination with the back surface.

また、前記軸は、その両端を円筒ころ軸受で回転自在に支持されていることが望ましい。 Further, it is desirable that both ends of the shaft are rotatably supported by cylindrical roller bearings.

前記軸受は、弾性部材によってワッシャ型ロードセルを押圧する方向へ付勢されていることが望ましい。The bearing is preferably urged by an elastic member in a direction of pressing the washer type load cell.

本発明のワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構においては、ロードセル本体の片面が円周方向へ所定の間隔をおいて配置される複数の支持部を有する。そのため、ロードセル本体には、当該支持部を固定端とする両持ち梁が形成される。しかも、当該両持ち梁は、円周方向に延びるから、その全長が十分に長くなる。したがって、出力感度特性が向上し、特に低スラスト荷重の検出精度が優れたものとなる。   In the washer-type load cell and thrust load detection mechanism of the present invention, one side of the load cell main body has a plurality of support portions arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. For this reason, a double-sided beam having the support portion as a fixed end is formed in the load cell main body. Moreover, since the doubly supported beam extends in the circumferential direction, its full length is sufficiently long. Therefore, the output sensitivity characteristic is improved, and particularly the detection accuracy of the low thrust load is excellent.

また、上記ワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構においては、前記ロードセル本体が、前記支持部を有する片面に当該支持部よりも厚みの薄い突部を有する。そのため、ロードセル本体に限界応力を超えるスラスト荷重が作用すると、当該突部が接触して歪み変形を阻止する。したがって、ロードセル本体が損傷することなく、耐久性に優れたものとなる。   In the washer type load cell and the thrust load detection mechanism, the load cell main body has a protrusion having a thickness smaller than that of the support portion on one side of the support portion. Therefore, when a thrust load exceeding the limit stress is applied to the load cell main body, the protrusions come into contact and prevent distortion deformation. Therefore, the load cell main body is not damaged and has excellent durability.

また、上記ワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構においては、前記ロードセル本体が、スラスト荷重を受圧する片面に円周方向へ所定の間隔をおいて配置される複数の受圧部を有し、当該受圧部と前記支持部とは、円周方向における配置位相が異なる構成である。この構成により、当該支持部が支点、当該受圧部が作用点として機能するとともに、当該作用点と支点との距離が十分長く設定される。したがって、ロードセル本体の片面を全面に渡って押圧する場合と比較して、出力感度特性が向上する。   Further, in the washer type load cell and the thrust load detecting mechanism, the load cell main body has a plurality of pressure receiving portions arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on one surface receiving the thrust load, and the pressure receiving portion And the support portion have different arrangement phases in the circumferential direction. With this configuration, the support portion functions as a fulcrum and the pressure receiving portion functions as an action point, and the distance between the action point and the fulcrum is set sufficiently long. Therefore, output sensitivity characteristics are improved as compared with the case where one side of the load cell body is pressed over the entire surface.

また、上記ワッシャ型ロードセルおよびスラスト荷重検出機構においては、前記ロードセル本体が、両面から受圧板で挟まれる構成である。この構成により、ロードセル本体にはラジアル方向への滑りが発生しにくくなる。したがって、ヒステリシスを最小限に抑えることができる。   In the washer type load cell and the thrust load detection mechanism, the load cell main body is sandwiched between the pressure receiving plates from both sides. With this configuration, the load cell body is less likely to slip in the radial direction. Therefore, hysteresis can be minimized.

また、上記スラスト荷重検出機構においては、前記軸受が、背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受で構成されている。このアンギュラ玉軸受は接触角度を持っているため、ラジアル荷重とスラスト荷重を同時に支持することができる。したがって、ロードセル本体へスラスト荷重を確実に伝達することができる。   Moreover, in the said thrust load detection mechanism, the said bearing is comprised by a pair of angular ball bearing arrange | positioned combining a back surface. Since this angular ball bearing has a contact angle, it can simultaneously support a radial load and a thrust load. Therefore, the thrust load can be reliably transmitted to the load cell body.

また、上記スラスト荷重検出機構においては、前記軸が、その両端を円筒ころ軸受で支持される構成である。この円筒ころ軸受けはラジアル荷重に対する剛性が高い。したがって、軸がラジアル荷重の影響を受けることなく、スラスト荷重の検出精度に優れたものとなる。   In the thrust load detection mechanism, the shaft is configured such that both ends thereof are supported by cylindrical roller bearings. This cylindrical roller bearing has high rigidity against a radial load. Therefore, the shaft is not affected by the radial load, and the thrust load is accurately detected.

スラスト荷重検出機構を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows a thrust load detection mechanism. ワッシャ型ロードセルにおいてロードセル本体の表面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the surface of a load cell main body in a washer type load cell. ワッシャ型ロードセルにおいてロードセル本体の裏面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the back surface of a load cell main body in a washer type load cell.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1において、1はスラスト荷重検出機構である。このスラスト荷重検出機構1においては、回転軸2の両端がラジアル荷重に対して負荷能力を有する一対の円筒ころ軸受3,4によって回転自在に支持されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a thrust load detection mechanism. In this thrust load detection mechanism 1, both ends of the rotating shaft 2 are rotatably supported by a pair of cylindrical roller bearings 3 and 4 having a load capability with respect to a radial load.

前記一対の円筒ころ軸受3,4の間には、特許請求の範囲に記載された軸受の一例として、背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受5,6が介在し、回転軸2を回転自在に支持している。このアンギュラ玉軸受5,6は、接触角度を持っているため、ラジアル荷重とスラスト荷重を同時に支持することができる。さらに、上側の円筒ころ軸受3と、下側のアンギュラ玉軸受5との間には、ワッシャ型ロードセル10がカラー7を介して回転軸4に挿入されている。   Between the pair of cylindrical roller bearings 3, 4, as an example of a bearing described in the claims, a pair of angular ball bearings 5, 6 arranged in combination with the back surface are interposed, and the rotating shaft 2 is disposed. It is supported rotatably. Since the angular ball bearings 5 and 6 have a contact angle, they can simultaneously support a radial load and a thrust load. Furthermore, a washer-type load cell 10 is inserted into the rotary shaft 4 via a collar 7 between the upper cylindrical roller bearing 3 and the lower angular ball bearing 5.

前記ワッシャ型ロードセル10は、図2および図3に示す構成であり、環状を成すロードセル本体11を有している。このロードセル本体11の片面(表面)には、図2に示すように、円周上を4等分する位置に支持部12,13,14,15が形成されている。すなわち、ロードセル本体11には当該支持部12と13、13と14、14と15、あるいは15と12を固定端とする両持ち梁16,17,18,19が形成されている。この構成により、もう一方の片面(裏面)を押圧するスラスト荷重に応じて、ロードセル本体11が当該支持部12,13,14,15を支点として歪むように構成されている。なお、本実施形態においては、円周上を4等分するように支持部12,13,14,15が設けてあるが、当該4等分に限定されることなく、3等分あるいは5等分するように支持部を設ける構成であってもよい。   The washer-type load cell 10 has the configuration shown in FIGS. 2 and 3 and includes a load cell body 11 having an annular shape. As shown in FIG. 2, support portions 12, 13, 14, and 15 are formed on one side (front surface) of the load cell main body 11 at positions that divide the circumference into four equal parts. That is, the load cell body 11 is formed with doubly supported beams 16, 17, 18, 19 having the support portions 12 and 13, 13 and 14, 14 and 15, or 15 and 12 as fixed ends. With this configuration, the load cell main body 11 is configured to be distorted with the support portions 12, 13, 14, 15 as fulcrums according to the thrust load that presses the other side (back surface). In the present embodiment, the support portions 12, 13, 14, and 15 are provided so as to divide the circumference into four equal parts. However, the support parts are not limited to the four equal parts and are divided into three equal parts or five etc. The structure which provides a support part so that it may be divided may be sufficient.

また、前記ロードセル本体11の片面には、隣り合う前記支持部12と13、13と14、14と15、あるいは15と12の間隔の中間位置に突部20,21,22,23が形成されている。この突部20,21,22,23は、支持部12,13,14,15よりも厚みが薄く形成されている。この構成により、ロードセル本体11に限界応力を超えるスラスト荷重が作用すると、ロードセル本体11が破壊される前に、当該突部20,21,22,23が、詳細を後述する受圧板に接触して歪み変形を阻止する。   Further, on one side of the load cell body 11, protrusions 20, 21, 22, and 23 are formed at intermediate positions between the adjacent support portions 12 and 13, 13 and 14, 14 and 15, or 15 and 12. ing. The protrusions 20, 21, 22, 23 are formed thinner than the support parts 12, 13, 14, 15. With this configuration, when a thrust load exceeding the limit stress is applied to the load cell main body 11, before the load cell main body 11 is broken, the protrusions 20, 21, 22, and 23 come into contact with a pressure receiving plate described in detail later. Prevent distortion deformation.

前記ロードセル本体11のもう一方の片面には、図3に示すように、円周上を4等分する位置に受圧部24,25,26,27が形成されている。この受圧部24,25,26,27は、前記突部20,21,22,23の後方に配置されており、円周方向における配置位相が前記支持部12,13,14,15と異なる。この構成により、ロードセル本体11において両持ち梁16,17,18,19の中間位置が対応する受圧部20,21,22,23から押圧されて歪むように構成されている。   On the other side of the load cell main body 11, as shown in FIG. 3, pressure receiving portions 24, 25, 26, and 27 are formed at positions that divide the circumference into four equal parts. The pressure receiving portions 24, 25, 26, and 27 are disposed behind the protrusions 20, 21, 22, and 23, and the arrangement phase in the circumferential direction is different from that of the support portions 12, 13, 14, and 15. With this configuration, the load cell main body 11 is configured such that the intermediate positions of the doubly supported beams 16, 17, 18, 19 are pressed and distorted from the corresponding pressure receiving portions 20, 21, 22, 23.

さらに、前記ロード本体11は、図2に示すように、その両面から受圧板30,31に挟まれている。この受圧板30,31は環状を成しており、回転軸2に挿入される。そして、一方の受圧板30は、前記支持部12,13,14,15にねじ12s,13s,14s,15sで固定されており、もう一方の受圧板31においても、前記受圧部24,25,26,27にねじ24s,25s,26s,27sで固定されている。   Further, as shown in FIG. 2, the load body 11 is sandwiched between pressure receiving plates 30 and 31 from both sides thereof. The pressure receiving plates 30 and 31 have an annular shape and are inserted into the rotary shaft 2. One pressure receiving plate 30 is fixed to the support portions 12, 13, 14, 15 with screws 12 s, 13 s, 14 s, 15 s, and the other pressure receiving plate 31 also has the pressure receiving portions 24, 25, 26, 27 are fixed with screws 24s, 25s, 26s, 27s.

前記受圧板30は、前記ロードセル本体11と、前記円筒ころ軸受3との間に介在し、上面が円筒ころ軸受3の外輪下面に接触する一方、下面が当該ロードセル本体11の支持部12,13,14,15に接触するようにして回転軸5に挿入されている。また、もう一方の受圧板31は、ロードセル本体11と、アンギュラ玉軸受5との間に介在し、上面が当該ロードセル本体11の受圧部24,25,26,27に接触する一方、下面がアンギュラ玉軸受5の外輪上面に接触するようにして回転軸5に挿入されている。   The pressure receiving plate 30 is interposed between the load cell main body 11 and the cylindrical roller bearing 3, and the upper surface contacts the lower surface of the outer ring of the cylindrical roller bearing 3, while the lower surface supports the support portions 12 and 13 of the load cell main body 11. , 14 and 15 so as to be in contact with the rotary shaft 5. The other pressure receiving plate 31 is interposed between the load cell main body 11 and the angular ball bearing 5, and the upper surface contacts the pressure receiving portions 24, 25, 26, 27 of the load cell main body 11, while the lower surface is angular. The ball bearing 5 is inserted into the rotating shaft 5 so as to be in contact with the upper surface of the outer ring.

前記ロードセル本体11の両面には、図2および図3に示すように、歪み検出手段の一例である歪みゲージ40,41,42,43,44,45,46,47が合計8枚貼り付けてある。歪みゲージ40,41,42,43,44,45,46,47は、前記両持ち梁16,17,18,19の両面に貼り付けられており、ロードセル本体11の歪みを電気信号として検出する。そして、これら電気信号の総和から歪み量を算出してスラスト荷重を検出するように構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a total of eight strain gauges 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, and 47, which are examples of strain detection means, are attached to both surfaces of the load cell body 11. is there. The strain gauges 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 are affixed to both surfaces of the doubly supported beams 16, 17, 18, 19 and detect the strain of the load cell body 11 as an electrical signal. . Then, the amount of strain is calculated from the sum of these electric signals, and the thrust load is detected.

また、アンギュラ玉軸受6と、一方の円筒ころ軸受4との間には弾性部材の一例であるウェーブワッシャ50が介在している。このウェーブワッシャ50が回転軸4に挿入される前述の各構成部品に予圧を与えることにより、当該部品間に隙間が生じることがないように構成されている。ここで、このウェーブワッシャ50は、その両面がウェーブ形状を成しており、弾性変形可能に構成されている。なお、このウェーブワッシャ50に代えて、弾性変形可能な部品の一例としてゴム製のパッキンを用いてもよい。   Further, a wave washer 50 as an example of an elastic member is interposed between the angular ball bearing 6 and one cylindrical roller bearing 4. The wave washer 50 is configured so that a gap is not generated between the components by applying preload to the above-described components inserted into the rotary shaft 4. Here, both sides of the wave washer 50 have a wave shape and are configured to be elastically deformable. Instead of the wave washer 50, rubber packing may be used as an example of an elastically deformable component.

以下、回転軸4に作用するスラスト荷重の伝達経路を説明する。図1に示す1点鎖線の矢印は、スラスト荷重の伝達経路を示すものである。まず、回転軸4にスラスト荷重が作用すると、回転軸4のフランジ部2aが円筒ころ軸受3の内輪を押圧する。この内輪からウェーブワッシャ29を介して隣接するアンギュラ玉軸受6の内輪にスラスト荷重が伝達される。ここで、アンギュラ玉軸受5,6おいては、玉と、内輪および外輪とは接触角を有している。そのため、二個のアンギュラ玉軸受5,6の背面を組合わせて配置することにより、内輪に伝達されたスラスト荷重は、玉を介して確実に外輪へ伝達される。   Hereinafter, the transmission path of the thrust load acting on the rotating shaft 4 will be described. The arrow of the one-dot chain line shown in FIG. 1 shows the transmission path of the thrust load. First, when a thrust load is applied to the rotating shaft 4, the flange portion 2 a of the rotating shaft 4 presses the inner ring of the cylindrical roller bearing 3. A thrust load is transmitted from the inner ring to the inner ring of the adjacent angular ball bearing 6 via the wave washer 29. Here, in the angular ball bearings 5 and 6, the balls and the inner ring and the outer ring have contact angles. Therefore, the thrust load transmitted to the inner ring is reliably transmitted to the outer ring through the balls by arranging the back surfaces of the two angular ball bearings 5 and 6 in combination.

続いて、前記アンギュラ玉軸受5の外輪に伝達されたスラスト荷重は、受圧板31を介してロードセル本体11の支持部12,13,14,15へ伝達される。これを受け、ロードセル本体11に形成された突部16,17,18,19が受け部材20を押圧する。そのため、当該突部16,17,18,19を支点としてロードセル本体11には歪みが生じる。すなわち、ロードセル本体11において、隣接する突部16と突部17、突部17と突部18および突部18と突部19は梁として機能し、この梁に歪みが生じる。   Subsequently, the thrust load transmitted to the outer ring of the angular ball bearing 5 is transmitted to the support portions 12, 13, 14, 15 of the load cell body 11 via the pressure receiving plate 31. In response to this, the protrusions 16, 17, 18, 19 formed on the load cell body 11 press the receiving member 20. Therefore, the load cell body 11 is distorted with the protrusions 16, 17, 18, 19 as fulcrums. That is, in the load cell main body 11, the adjacent protrusion 16 and protrusion 17, the protrusion 17 and protrusion 18, and the protrusion 18 and protrusion 19 function as a beam, and distortion occurs in this beam.

ここで、ロードセル本体11の片面上には、前記第2の突部21,22,23,24が形成されている。これにより、ロードセル本体11に限界応力を超えるスラスト荷重が作用すると、当該第2の突部21,22,23,24が受圧板30に接触する。そのため、ロードセル本体11がスラスト荷重の過負荷により損傷することがないよう保護されている。   Here, the second protrusions 21, 22, 23 and 24 are formed on one surface of the load cell main body 11. Accordingly, when a thrust load exceeding the limit stress is applied to the load cell main body 11, the second protrusions 21, 22, 23, and 24 come into contact with the pressure receiving plate 30. Therefore, the load cell main body 11 is protected from being damaged by an overload of the thrust load.

以上のように本発明のスラスト荷重検出機構1においては、回転軸4が一対の円筒ころ軸受3,4によって回転自在に支持されている。この円筒ころ玉軸受3,4は、回転軸2に作用するラジアル荷重に対して負荷能力を有するものである。しかも、アンギュラ玉軸受5,6の背面を組み合わせて配置することにより、図1に示す一点鎖線のように、スラスト荷重がその外輪へ確実に伝達される。そのため、ラジアル荷重の影響を受けることなく、ワッシャ型ロードセル10へスラスト荷重が確実に伝達されるため、回転軸2に作用するスラスト荷重を精度良く検出することができる。   As described above, in the thrust load detection mechanism 1 of the present invention, the rotating shaft 4 is rotatably supported by the pair of cylindrical roller bearings 3 and 4. These cylindrical roller ball bearings 3 and 4 have a load capacity against a radial load acting on the rotary shaft 2. In addition, by arranging the back surfaces of the angular ball bearings 5 and 6 in combination, the thrust load is reliably transmitted to the outer ring as shown by the one-dot chain line shown in FIG. Therefore, since the thrust load is reliably transmitted to the washer type load cell 10 without being affected by the radial load, the thrust load acting on the rotating shaft 2 can be detected with high accuracy.

また、本発明のワッシャ型ロードセル10においては、支持部12,13,14,15と受圧部24,25,26,27との距離、すわなち、支点と作用点との距離を十分に長く設定できる構成である。そのため、出力感度特性が向上し、特に低スラスト荷重の検出精度が優れたものとなる。   In the washer type load cell 10 of the present invention, the distance between the support parts 12, 13, 14, 15 and the pressure receiving parts 24, 25, 26, 27, that is, the distance between the fulcrum and the action point is sufficiently long. The configuration can be set. As a result, the output sensitivity characteristic is improved, and particularly the detection accuracy of the low thrust load is excellent.

また、上記従来技術に記載したワッシャ型ロードセルのように、ロードセル本体11の幅方向に梁を形成する構成では、ロードセル本体11の内輪および外輪が梁の両支持端となり、歪みゲージの貼り付け作業においてこれが邪魔になる。特に、装置を小型化すればするほど、内輪と外輪の間隔が狭くなり、ますます貼り付け作業が困難となる。これに対して、本発明のワッシャ型ロードセル10においては、円周方向に両持ち梁16,17,18,19を形成する構成である。そのため、歪みゲージ40ないし47を貼り付けるためのスペースが十分に確保されている。したがって、歪みゲージ40ないし47を貼り付ける作業が容易となるとともに、本体の厚みを薄くすることができる。   Further, in the configuration in which the beam is formed in the width direction of the load cell main body 11 as in the washer type load cell described in the prior art, the inner ring and the outer ring of the load cell main body 11 serve as both support ends of the beam, and the strain gauge is attached. This gets in the way. In particular, the smaller the device, the narrower the distance between the inner ring and the outer ring, and the more difficult the pasting work becomes. On the other hand, in the washer type load cell 10 of the present invention, the doubly supported beams 16, 17, 18, 19 are formed in the circumferential direction. Therefore, a sufficient space for attaching the strain gauges 40 to 47 is secured. Therefore, the work of attaching the strain gauges 40 to 47 becomes easy, and the thickness of the main body can be reduced.

また、実際にワッシャ型ロードセル10を回転軸2に挿入してスラスト荷重を検出する場合、回転軸2の傾き等により、ロードセル本体11の片面は均等に押圧されない。そのため、ロードセル本体11の歪みが不均一に生じる。しかしながら、従来のように、ロードセル本体の幅方向に梁を形成する構成では、不均一な歪みを検出するには、片面全体に渡って歪みゲージを貼り付け、これらの総和から歪みを検出する必要がある。これに対して、本発明のワッシャ型ロードセル10においては、円周方向に梁16,17,18,19を形成する構成であるから、不均一な歪みであっても、梁の個数分だけ歪みゲージを貼り付ければ、これらの電気信号の総和から歪みを検出することができる。   Further, when the washer type load cell 10 is actually inserted into the rotating shaft 2 to detect the thrust load, one side of the load cell main body 11 is not pressed evenly due to the inclination of the rotating shaft 2 or the like. For this reason, the load cell body 11 is distorted unevenly. However, in the conventional configuration in which the beam is formed in the width direction of the load cell body, in order to detect non-uniform strain, it is necessary to attach a strain gauge over the entire surface and detect the strain from the sum of these. There is. On the other hand, in the washer type load cell 10 of the present invention, since the beams 16, 17, 18, 19 are formed in the circumferential direction, even the non-uniform strain is distorted by the number of beams. If a gauge is attached, distortion can be detected from the sum of these electrical signals.

また、本発明のワッシャ型ロードセルにおいて1は、ロードセル本体11が、両面から受圧板30,31で挟まれる構成である。しかも、これらをねじ12s,13s,14s,15sおよび24s,25s,26s,27sで固定することにより、ロードセル本体11にはラジアル方向への滑りが発生しにくくなる。そのため、ロードセル本体11にスラスト荷重をかける段階およびこの荷重を減らしていく段階において、ヒステリシスを最小限に抑えることができる。   In the washer type load cell of the present invention, the load cell body 11 is sandwiched between the pressure receiving plates 30 and 31 from both sides. Moreover, by fixing these with the screws 12s, 13s, 14s, 15s and 24s, 25s, 26s, 27s, the load cell body 11 is less likely to slip in the radial direction. Therefore, hysteresis can be minimized in the stage of applying a thrust load to the load cell main body 11 and the stage of reducing this load.

1 スラスト荷重検出機構
2 回転軸
2a フランジ部
3,4 円筒ころ軸受
5,6 アンギュラ玉軸受
7 カラー
10 ワッシャ型ロードセル
11 ロードセル本体
12,13,14,15 支持部
12s,13s,14s,15s ねじ
16,17,18,19 両持ち梁
20,21,22,23 突部
24,25,26,27 受圧部
24s,25s,26s,27s ねじ
30,31 受圧板
40,41,42,43,44,45,46,47 歪みゲージ
50 ウェーブワッシャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thrust load detection mechanism 2 Rotating shaft 2a Flange part 3, 4 Cylindrical roller bearing 5, 6 Angular contact ball bearing 7 Collar 10 Washer type load cell 11 Load cell main body 12, 13, 14, 15 Support part 12s, 13s, 14s, 15s Screw 16 , 17, 18, 19 Double-supported beams 20, 21, 22, 23 Protrusions 24, 25, 26, 27 Pressure receiving portions 24s, 25s, 26s, 27s Screws 30, 31 Pressure receiving plates 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 Strain gauge 50 Wave washer

Claims (6)

軸を回転自在に支持するとともに、当該軸に作用するスラスト荷重を受ける軸受と、A bearing that rotatably supports the shaft and receives a thrust load acting on the shaft;
前記軸に挿入され、前記軸受に押圧されて歪むロードセル本体と、このロードセル本体の歪み量を検出する歪み検出手段から成るワッシャ型ロードセルと、A load cell main body that is inserted into the shaft and is distorted by being pressed by the bearing, and a washer-type load cell comprising a strain detection means for detecting a strain amount of the load cell main body,
前記軸受と前記ワッシャ型ロードセルとの間に介在し、前記軸受に作用するスラスト荷重をワッシャ型ロードセルへ伝達する受圧板と、A pressure receiving plate interposed between the bearing and the washer-type load cell, and transmitting a thrust load acting on the bearing to the washer-type load cell;
から構成されることを特徴とするスラスト荷重検出機構。A thrust load detection mechanism comprising:
前記ロードセル本体は、両面もしくは片面に複数の突起を備え、この突起を支点として歪む構成であることを特徴とする請求項1に記載のスラスト荷重検出機構。The thrust load detection mechanism according to claim 1, wherein the load cell main body includes a plurality of protrusions on both surfaces or one surface, and is distorted with the protrusions serving as fulcrums. 前記受圧板は、前記ワッシャ型ロードセルを両面から挟み込むよう対で成ることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト荷重検出機構。3. The thrust load detection mechanism according to claim 1, wherein the pressure receiving plate is a pair so as to sandwich the washer type load cell from both sides. 前記軸受は、背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のスラスト荷重検出機構。The thrust load detecting mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the bearings are a pair of angular ball bearings arranged in combination with a back surface. 前記軸は、その両端を円筒ころ軸受で回転自在に支持されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のスラスト荷重検出機構。6. The thrust load detection mechanism according to claim 1, wherein both ends of the shaft are rotatably supported by cylindrical roller bearings. 前記軸受は、弾性部材によってワッシャ型ロードセルを押圧する方向へ付勢されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のスラスト荷重検出機構。The thrust load detecting mechanism according to any one of claims 1 to 6, wherein the bearing is urged by an elastic member in a direction in which the washer-type load cell is pressed.
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