JP6504327B1 - 荷重検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1に係る荷重検出器5の据付構成を示す図であり、図2は、図1のI―I線に沿った矢視断面図であり、図3は、図1のII―II線に沿った荷重検出器5を示す矢視断面図である。なお、図1のX軸方向は荷重検出器5の幅方向、Y軸方向は荷重検出器5の高さ方向、Z軸方向は荷重検出器5の奥行き方向とし、以降の図においても同様の符号を用いる。荷重検出器5で検出する荷重は、±Y方向に作用する。
ここで、θは図2に示す抱き角、Wはロール2aの重量であり、荷重Fを測定することで、式(1)より張力Tを得ることができる。
σ=6FL/(bh2) ∝ L/h2 ・・・・(3)
ここで、Eは片持ち梁の弾性率であり、∝は比例を意味する。これより、δとσの比であるδ/σは次式となる。
片持ち梁に生じる応力σに対して変位δを大きくするには、δ/σを大きくすればよい。式(4)から、δ/σは、長さLの2乗に比例し、hの−1乗に比例するため、厚さhを小さくするよりも長さLを大きくすることで、応力σに対して変位δを効果的に大きくできる。つまり、荷重検出器5において、ばね部12の厚さを小さくするよりも、ばね部12の長さを大きくすることで応力に対して効果的に変位を大きくできる。つまり、必要な強度を確保しつつ、検出出力を増大させ、外乱に強い荷重検出器を得ることができる。
図12は、実施の形態2の荷重検出器5Aの据付に用いるスペーサ6の一例を示す正面図、図13は、実施の形態2の荷重検出器5Aの図11のスペーサ6を用いた据付構成の一例を示す側面図である。
図14は、この発明の実施の形態3に係る荷重検出器5Bを示す断面図である。
この実施の形態3では、図14に示すように、ばね部12は、ばね部形成端12cにおいて屈曲している。詳しくは、ばね部12は、当該ばね部12の内輪部側ばね部端12bからばね部形成端12cまでの部分と、当該ばね部12の凹部13(第一凹部13a及び第二凹部13b)の開口端に対応する部位であるばね部形成端12cから外輪部側ばね部端12aまでの部分とで、伸びる方向が異なっている。ばね部12のうちばね部形成端12cから外輪部側ばね部端12aの部分は、凹部13により、ばね部形成端12cを基点として、最も近い据付穴11a1に対して、外輪部側ばね部端12aが離れるように、屈曲して形成されている。外輪部11には、第一凹部13aにより第一低剛性部11cが形成され、外輪部側ばね部端12aと当該外輪部側ばね部端12aから最も近い据付穴11a1との間では、第一低剛性部11cの曲げ剛性が最も小さい。また、外輪部11は、第二凹部13bにより第二低剛性部11dが形成され、外輪部側ばね部端12aと当該外輪部側ばね部端12aから2番目に近い据付穴11a2との間に第一低剛性部11c以下の曲げ剛性となる第二低剛性部11dを有している。他の構成は、図3に示した荷重検出器5と同じである。
図15は、この発明の実施の形態4に係る荷重検出器5Cを示す断面図、図16は、図15のストッパを示す拡大図である。
この実施の形態4の荷重検出器5Cでは、実施形態3の荷重検出器5B(図14)と同様に、当該ばね部12の内輪部側ばね部端12bからばね部形成端12cの部分と当該ばね部12のばね部形成端12cから外輪部側ばね部端12aの部分とは、ばね部形成端12cにおいて屈曲し、伸びる方向が異なっている。
2個の変位検出部9を直線Cに対して線対称となるように取り付けてもよい。それぞれの変位検出部9の出力の絶対値の和、もしくは出力の絶対値の平均を荷重検出器の出力とすることで、より外乱に強い荷重検出器を得ることができる。また、変位検出部とひずみゲージなどの変形検出部とを組み合わせて用いてもよい。
図20は、この発明の実施の形態5に係る荷重検出器5Dを示す断面図である。
この荷重検出器5Dでは、内輪部10から外輪部11に径方向に直線状に延びた2本のばね部12が内輪穴10cの中心Aを通るX方向の直線Cに対して同じ側に設けており、2本のばね部12は、内輪穴10cの中心Aを通るY方向の直線Bに対して線対称である。ばね部12は直線C(X軸)と角度θsを成しており、ばね部12の一部の面は第一凹部13aにて構成される。また、第一凹部13aで外輪部11に形成される第一低剛性部11cの曲げ剛性は、外輪部側ばね部端12aと当該外輪部側ばね部端12aから最も近い据付穴11a1との間における外輪部11の曲げ剛性よりも小さい。外輪部側ばね部端12aと当該外輪部側ばね部端12aから2番目に近い据付穴11a2との間における外輪部11の曲げ剛性は特に問わないが、第一低剛性部11c以下の曲げ剛性をもつ第二低剛性部11dを設けることが望ましい。据付穴11a1,11a2の位置、個数は特定しないが、この例では、外輪部11の周方向に等分間隔で3か所設けており、据付穴11a1が直線B上にある。差動トランス9の取付け位置は特に問わないが、この荷重検出器5Dでは、差動トランス9の取付けスペースを確保する観点から、直線Cに対してばね部12と反対側で、かつ直線B上にコア固定部10bを設けて、差動トランスコア9bを取り付けている。他の構成は、図3に示した荷重検出器5と同じである。
Claims (16)
- 荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により生じる前記内輪部の変位を検出する変位検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記外輪部側ばね部端の前記一面とは反対の面である他面を第二の側壁によって構成する第二凹部と、を備える
荷重検出器。 - 荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により変形する前記ばね部の変形量を検出する変形検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記外輪部側ばね部端の前記一面とは反対の面である他面を第二の側壁によって構成する第二凹部と、を備える
荷重検出器。 - 荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により生じる前記内輪部の変位を検出する変位検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部と前記ばね部との間の隙間を形成し、前記ばね部の前記一面とは反対の面である他面を先端によって構成する長穴と、を備える
荷重検出器。 - 荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により変形する前記ばね部の変形量を検出する変形検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部と前記ばね部との間の隙間を形成し、前記ばね部の前記一面とは反対の面である他面を先端によって構成する長穴と、を備える
荷重検出器。 - 前記外輪部に前記第一凹部によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から最も近い据付穴との間において前記外輪部の他の部位よりも曲げ剛性が小さい第一低剛性部を備える
請求項1〜4のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記外輪部に前記第二凹部によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から2番目に近い据付穴との間に前記第一低剛性部以下の曲げ剛性を有する第二低剛性部を備える
請求項1又は2を引用する請求項5に記載の荷重検出器。 - 前記外輪部に前記長穴によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から2番目に近い据付穴との間に前記第一低剛性部以下の曲げ剛性を有する第二低剛性部を備える
請求項3又は4を引用する請求項5に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、前記内輪部の中心を通り荷重が作用する方向である荷重方向と平行な直線を横切るように形成されている
請求項1〜7のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、当該ばね部のうち前記外輪部側ばね部端から前記第一凹部の開口端に対応する部位であるばね部形成端までの部分が、当該ばね部形成端を起点として、複数の前記据付穴のうち前記外輪部側ばね部端から最も近い据付穴から離れるように、屈曲して形成されている
請求項1〜8のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部の前記内輪部の側の端である内輪部側ばね部端は、当該内輪部側ばね部端と前記外輪部側ばね部端との、荷重が作用する方向である荷重方向に対して垂直方向の距離が最も大きくなる位置で、前記内輪部と繋がれている
請求項1〜9のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、当該ばね部のうち前記第一凹部の開口端に対応する部位であるばね部形成端から前記内輪部の側の端である内輪部側ばね部端までの部分が、直線状に形成されている
請求項1〜10のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、当該ばね部の少なくとも一部が、荷重が作用する方向である荷重方向に対して、垂直方向に形成されている
請求項1〜11のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、当該ばね部の少なくとも一部分が円弧形状に形成されている
請求項1〜12のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部と前記外輪部との間の隙間の径方向の幅、前記ばね部と前記内輪部との間の隙間の径方向の幅、及び前記外輪部の内周面が当該外輪部の径方向に向かって窪んだ前記第一凹部の周方向の幅のうち少なくとも2つは、同一の幅に形成されている
請求項1〜13のいずれか一項に記載の荷重検出器。 - 前記ばね部は、前記内輪部の中心を通り、荷重が作用する方向である荷重方向に対して垂直な直線に対して、線対称の位置になるように配置されている
請求項1〜14の何れか1項に記載の荷重検出器。 - 前記変位検出部は、前記外輪部に固定された差動トランスコイルと、前記内輪部に固定され、前記差動トランスコイルに対して相対変位する差動トランスコアと、を備えた差動トランスである請求項1又は3に記載の荷重検出器。
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