JP7046333B2 - Load cell - Google Patents

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Description

本発明は、荷重を検出するロードセルに関するものであって、より詳しくは、CFRPなどの炭素繊維を用いて3軸方向の荷重を検出できるようにしたロードセルに関するものである。 The present invention relates to a load cell for detecting a load, and more particularly to a load cell capable of detecting a load in a triaxial direction using carbon fibers such as CFRP.

現在では、荷重を検出するセンサとして、ひずみゲージ式のロードセルが一般的に普及している。このひずみゲージ式のロードセルは、薄い金属板で構成された起歪体にひずみゲージを貼り付けるとともに、そのひずみゲージを用いてホイートストンブリッジを形成し、そこから出力される電気信号によって荷重を検出できるようにしたものである。このようなひずみゲージ式のロードセルは、精度が非常に高く、温度変化などの影響も少ないというメリットがある。 At present, a strain gauge type load cell is generally widely used as a sensor for detecting a load. This strain gauge type load cell attaches a strain gauge to a strain-causing body made of a thin metal plate, forms a Wheatstone bridge using the strain gauge, and can detect the load by the electric signal output from the strain gauge. It is something like that. Such a strain gauge type load cell has the advantages of extremely high accuracy and little influence of temperature changes.

しかしながら、このようなひずみゲージ式のロードセルは、構造が複雑であるため、コストがかかり、また、小さくすることが難しいという欠点がある。 However, such a strain gauge type load cell has a drawback that it is costly and difficult to reduce because of its complicated structure.

一方、炭素繊維などの導電性材料を用いて荷重を検出するようにしたロードセルも提案されている。例えば、下記の特許文献1には、炭素繊維に荷重を加えることによって電気抵抗が変化することに着目して荷重を検出できるようにしたものであって、図7に示すように、可動板61の上下に炭素繊維62を貼り付け、その可動板61の動きによって押圧・張引される炭素繊維62の電気抵抗の変化によって荷重を検出できるようにしたものが提案されている。このようなロードセルによれば、ひずみゲージなどを設ける必要がないため、ロードセル自体を小さく構成することができるとともに、コストを低減させることができるというメリットがある。 On the other hand, a load cell in which a load is detected by using a conductive material such as carbon fiber has also been proposed. For example, in Patent Document 1 below, the load can be detected by paying attention to the change in electrical resistance when a load is applied to the carbon fiber, and as shown in FIG. 7, the movable plate 61 can be detected. It has been proposed that carbon fibers 62 are attached to the upper and lower parts of the carbon fiber 62 so that the load can be detected by the change in the electric resistance of the carbon fiber 62 pressed and pulled by the movement of the movable plate 61. According to such a load cell, since it is not necessary to provide a strain gauge or the like, there is an advantage that the load cell itself can be made small and the cost can be reduced.

特開昭57-191526号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-191526

しかしながら、このような特許文献1に記載される炭素繊維を用いたロードセルでは、次のような問題がある。 However, the load cell using the carbon fiber described in Patent Document 1 has the following problems.

すなわち、特許文献1に記載されるロードセルは、作用体63に沿った一軸方向の荷重しか検出することができない。このため、3軸方向の荷重を検出する場合は、そのロードセルを3方向に向けなければならないが、このように3軸方向にロードセルを向けると、荷重を作用させるための作用体63が3箇所に存在してしまい、一点で作用する3軸方向の荷重を同時に検出することができないといった問題がある。 That is, the load cell described in Patent Document 1 can detect only the load in the uniaxial direction along the working body 63. Therefore, when detecting a load in the three-axis direction, the load cell must be directed in three directions. However, when the load cell is directed in the three-axis direction in this way, there are three action elements 63 for applying the load. There is a problem that the load in the three axial directions acting at one point cannot be detected at the same time.

また、上記特許文献1に示されるロードセルでは、炭素繊維62を平面状に可動板61に接触させて電気抵抗の増減を検出するようにしているが、作用体63に荷重をかけると、機械的誤差から可動板61が傾いてしまい、局所的に荷重がかかってしまう可能性がある。しかるに、このように局所的に炭素繊維62に荷重がかかると、その部分での圧力が強くなるため、電気抵抗が小さく検出されてしまう。一方、同じ荷重であっても、平面状に接触した場合は、圧力が小さくなって、電気抵抗が大きくなってしまう。このため、同じ荷重であっても異なる荷重が検出されてしまうことになる。 Further, in the load cell shown in Patent Document 1, the carbon fiber 62 is brought into contact with the movable plate 61 in a planar manner to detect an increase or decrease in electrical resistance, but when a load is applied to the working body 63, it is mechanically applied. There is a possibility that the movable plate 61 will be tilted due to the error and a load will be applied locally. However, when the carbon fiber 62 is locally loaded in this way, the pressure at that portion becomes stronger, so that the electric resistance is detected to be small. On the other hand, even if the load is the same, when they come into contact with each other in a plane, the pressure becomes small and the electric resistance becomes large. Therefore, even if the load is the same, different loads will be detected.

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、炭素繊維などの導電性材料を用いて3軸方向の荷重を検出できるようにするとともに、精度よく荷重を検出できるようにしたロードセルを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and is a load cell capable of detecting a load in three axial directions by using a conductive material such as carbon fiber and capable of detecting a load with high accuracy. The purpose is to provide.

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、内側に穴部を有するケース本体と、当該ケース本体の穴部との間に上下左右に隙間をもって挿入される挿入体と、当該挿入体の上部にフランジ体とを設けて構成されたた作用体と、前記穴部の内壁に対して直交する方向にそれぞれ設けられた導電性材料と、前記穴部の挿入方向を法線とするケース本体の上面に設けられた導電性材料と、前記フランジ体に設けられた孔部を介してケース本体の上面に向けて挿入され、当該ケース本体の上面に設けられた導電性材料を挟み込んで押圧するボルトと、前記ケース本体の側面に設けられた孔部を介して前記挿入体に向けて挿入され、前記ケース本体の内壁に設けられた導電性材料を挟み込んで押圧するボルトと、を備え、前記フランジ体および挿入体で前記それぞれの導電性材料を押圧させることによって、前記各導電性材料の電気抵抗を変化させて3軸方向の荷重を検出するようにしたものである。 That is, in order to solve the above problems, the present invention has an insert body inserted with a gap in the upper, lower, left and right sides between the case main body having a hole inside and the hole portion of the case main body, and an upper portion of the insert body. A working body configured by providing a flange body, a conductive material provided in a direction orthogonal to the inner wall of the hole portion, and an insertion direction of the hole portion as a normal line. The conductive material provided on the upper surface of the case body and the conductive material provided on the upper surface of the case body are sandwiched by being inserted toward the upper surface of the case body through the holes provided in the flange body. It is provided with a bolt to be pressed and a bolt to be inserted toward the insertion body through a hole provided on the side surface of the case body and to sandwich and press a conductive material provided on the inner wall of the case body. By pressing the respective conductive materials with the flange body and the insert body, the electric resistance of each of the conductive materials is changed to detect the load in the triaxial direction.

また、このような発明において、前記穴部の内壁に、前記挿入体の側面に設けられた突起部が中間位置となるように上下一対の孔部を設けて前記ボルトで前記導電性材料を押圧させるようにするFurther, in such an invention, a pair of upper and lower holes are provided on the inner wall of the hole so that the protrusion provided on the side surface of the insert is at an intermediate position, and the conductive material is pressed by the bolt. Let me do it .

本発明によれば、一つの作用体に作用する荷重から3軸方向の荷重を同時に検出することができ、構造を簡素化して低コストにロードセルを構成することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to simultaneously detect a load in three axial directions from a load acting on one actuator, and it is possible to simplify the structure and construct a load cell at low cost.

本発明の一実施の形態におけるロードセルの分解斜視図An exploded perspective view of a load cell according to an embodiment of the present invention. 同形態における断面概略図Schematic cross-sectional view in the same form 同形態におけるフランジ体の下面を示す図The figure which shows the lower surface of the flange body in the same form. 同形態における炭素繊維の押圧と抵抗値の関係を示す図The figure which shows the relationship between the pressure of the carbon fiber and the resistance value in the same form. 他の実施の形態におけるロードセルを示す図The figure which shows the load cell in another embodiment. 他の実施の形態におけるロードセルを示す図The figure which shows the load cell in another embodiment. 従来例における炭素繊維を用いたロードセルを示す図The figure which shows the load cell using the carbon fiber in the conventional example.

以下、本発明の一実施の形態におけるロードセル1について説明する。 Hereinafter, the load cell 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

この実施の形態におけるロードセル1は、CFRPなどの炭素繊維を押圧すると電気抵抗が変化することに着目して荷重を検出できるようにしたものであって、図1に示すように、内側に穴部22を有するケース本体2と、当該ケース本体2の穴部22に挿入可能に設けられる作用体3と、前記穴部22の内壁21aの直交する方向にそれぞれ設けられ、一対の電極52(図2参照)で挟まれた導電性材料5と、前記作用体3とケース本体2の上面21bとの間に設けられ、一対の電極52で挟まれた導電性材料5とを有するようにしたものであって、一つの作用体3に3軸方向に荷重が作用した場合に、その3軸方向の荷重を導電性材料5の電気抵抗の変化に基づいて同時に検出できるようにしたものである。以下、本実施の形態におけるロードセル1について詳細に説明する。 The load cell 1 in this embodiment is designed so that a load can be detected by paying attention to a change in electrical resistance when a carbon fiber such as CFRP is pressed, and as shown in FIG. 1, a hole portion is provided inside. A pair of electrodes 52 (FIG. 2) are provided in the direction orthogonal to the case main body 2 having the 22, the action body 3 insertable into the hole portion 22 of the case main body 2, and the inner wall 21a of the hole portion 22. The conductive material 5 sandwiched between the working elements 3 and the upper surface 21b of the case body 2 is provided between the conductive material 5 and the conductive material 5 sandwiched between the pair of electrodes 52. Therefore, when a load is applied to one working body 3 in the triaxial direction, the load in the triaxial direction can be simultaneously detected based on the change in the electric resistance of the conductive material 5. Hereinafter, the load cell 1 in the present embodiment will be described in detail.

まず、このロードセル1を構成するケース本体2は、図1や図2に示すように、穴部22を有するものであって、その穴部22に作用体3を挿入できるようになっている。このケース本体2の穴部22は、断面円形状となっており、また、そのケース本体2の上面21bについては、平面状になっている。 First, as shown in FIGS. 1 and 2, the case body 2 constituting the load cell 1 has a hole portion 22, and the action body 3 can be inserted into the hole portion 22. The hole portion 22 of the case body 2 has a circular cross section, and the upper surface 21b of the case body 2 has a flat surface.

このケース本体2に挿入される作用体3は、そのケース本体2の穴部22に僅かな隙間をもって挿入される円柱状の挿入体31と、その挿入体31の上部に設けられるフランジ体32とを有するように構成されている。そして、この挿入体31の外周面に半球状の突起部33を直交方向に設けるとともに、フランジ体32の下面にも一定角度毎に半球状の突起部33を設けるようにしている(図2参照)。そして、これらを突起部33によって導電性材料5を押圧させるようにしている。 The actuating body 3 inserted into the case main body 2 includes a columnar insert body 31 inserted into the hole portion 22 of the case main body 2 with a slight gap, and a flange body 32 provided on the upper portion of the insert body 31. Is configured to have. A hemispherical protrusion 33 is provided on the outer peripheral surface of the insertion body 31 in the orthogonal direction, and a hemispherical protrusion 33 is also provided on the lower surface of the flange body 32 at regular intervals (see FIG. 2). ). Then, these are made to press the conductive material 5 by the protrusion 33.

この導電性材料5は、押圧によって電気抵抗が変化する導電性シート51(図2参照)と、この導電性シート51を挟み込む一対の電極52で構成されるものであって、例えば、CFRPなどの炭素繊維を薄い金属板で挟み込んだものなどが用いられる。このような炭素繊維のうち、特にPAN系の炭素繊維は、押圧力や引張力を作用させると、電気抵抗が大きく変化することが知られている。そこで、この炭素繊維を薄い電極52で挟んで電気抵抗の差分を検出することにより、荷重を検出できるようにしている。なお、ここでは、炭素繊維を薄い電極52で挟むようにしているが、ケース本体2や作用体3を非導電性材料(例えば、セラミクス)などで構成しておき、半球状の突起部33を金属で構成して導電性シート51を挟むようにしてもよい。 The conductive material 5 is composed of a conductive sheet 51 (see FIG. 2) whose electrical resistance changes by pressing and a pair of electrodes 52 that sandwich the conductive sheet 51, and is, for example, CFRP or the like. A carbon fiber sandwiched between thin metal plates is used. Among such carbon fibers, especially PAN-based carbon fibers are known to have a large change in electrical resistance when a pressing force or a tensile force is applied. Therefore, the load can be detected by sandwiching the carbon fiber between thin electrodes 52 and detecting the difference in electrical resistance. Here, the carbon fiber is sandwiched between the thin electrodes 52, but the case body 2 and the working body 3 are made of a non-conductive material (for example, ceramics), and the hemispherical protrusion 33 is made of metal. It may be configured to sandwich the conductive sheet 51.

このような、導電性材料5は、ケース本体2の穴部22の内壁21aの直交する方向(XY軸方向)や、ケース本体2の上面21bに設けられ、作用体3の突起部33で3軸方向に押圧されるようになっている。この導電性材料5の電極52には、図示しないケーブルが延出されており、この電極52に電圧をかけることによって電気抵抗を検出して、荷重を検出できるようになっている。 Such a conductive material 5 is provided in a direction orthogonal to the inner wall 21a of the hole 22 of the case body 2 (XY axis direction) or on the upper surface 21b of the case body 2, and is 3 at the protrusion 33 of the action body 3. It is designed to be pressed in the axial direction. A cable (not shown) extends from the electrode 52 of the conductive material 5, and an electric resistance can be detected by applying a voltage to the electrode 52 so that a load can be detected.

ところで、このように導電性材料5の電気抵抗の変化を検出する場合、図4に示すように、抵抗値が初期の押圧状態では非線形状態に変化し、一定の押圧力が加えられた状態から線形的に抵抗値が変化する。このため、この実施の形態では、電気抵抗が線形的に変化する領域で抵抗値を検出できるように、オフセット部を設けるようにしている。 By the way, when the change in the electric resistance of the conductive material 5 is detected in this way, as shown in FIG. 4, the resistance value changes to a non-linear state in the initial pressing state, and from the state where a constant pressing force is applied. The resistance value changes linearly. Therefore, in this embodiment, an offset portion is provided so that the resistance value can be detected in the region where the electric resistance changes linearly.

このオフセット部は、あらかじめ作用体3をケース本体2に押圧しておくことで、導電性材料5の抵抗曲線のうち線形領域で抵抗値を検出できるようにしたもので、Z軸方向については、作用体3の上面に設けられた少し大きめの孔部32bにボルト4を通し、ボルト4の頭部41でフランジ体32をケース本体2側に押圧し、また、そのボルト4の胴部42の範囲内でフランジ体32をZ軸方向に変位させるようにしている。これにより、このボルト4であらかじめ導電性材料5を押圧することで、抵抗値を線形状態の領域で検出することができるようになる。また、このようにボルト4でフランジ体32をZ軸方向に押圧する場合、フランジ体32を平面状態のままZ軸方向に変位させる必要がある。このため、このボルト4を一定角度(90度)毎に間欠的に設けておき、これによって平面を保ったままフランジ体32をZ軸方向に変位させるようにして、突起部33による押圧状態を安定させるようにする。 This offset portion makes it possible to detect the resistance value in the linear region of the resistance curve of the conductive material 5 by pressing the working body 3 against the case body 2 in advance. A bolt 4 is passed through a slightly larger hole 32b provided on the upper surface of the working body 3, the flange body 32 is pressed toward the case body 2 by the head 41 of the bolt 4, and the body portion 42 of the bolt 4 is pressed. The flange body 32 is displaced in the Z-axis direction within the range. As a result, the resistance value can be detected in the linear region by pressing the conductive material 5 in advance with the bolt 4. Further, when the flange body 32 is pressed in the Z-axis direction with the bolt 4 in this way, it is necessary to displace the flange body 32 in the Z-axis direction while maintaining the flat state. For this reason, the bolts 4 are provided intermittently at regular intervals (90 degrees) so that the flange body 32 is displaced in the Z-axis direction while maintaining a flat surface, so that the pressed state by the protrusion 33 is adjusted. Try to stabilize.

また、X軸方向やY軸方向のオフセット部30についても同様に、ケース本体2の側面から挿入体31にボルト4を通してX軸方向やY軸方向に導電性材料5を押圧し、また、胴部42の範囲内で変位できるようにしている。このとき、X軸方向やY軸方向についても、他の軸方向への僅かな変位を許容しておく必要があるため、ボルト4の胴部42とケース本体2の孔部23との隙間を僅かに空けておき、他の軸方向への変位を許容しつつ、そのボルト4の軸方向へ導電性材料5を押圧するようにしておく。また、このように隙間を空けておく場合、挿入体31がぶれてしまう可能性があるため、X軸方向やY軸方向のそれぞれに上下一対の孔部23を設けてボルト4を通すとともに、そのボルト4の中間位置に突起部33を位置させるようにしている。このようにすれば、上下のボルト4によってX軸方向やY軸方向のぶれを防止することができ、突起部33による押圧状態を安定させることができるようになる。 Similarly, for the offset portion 30 in the X-axis direction and the Y-axis direction, the conductive material 5 is pressed in the X-axis direction and the Y-axis direction by passing the bolt 4 from the side surface of the case body 2 through the insertion body 31 and pressing the body. It is designed so that it can be displaced within the range of the portion 42. At this time, since it is necessary to allow a slight displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction in the other axial directions, a gap between the body portion 42 of the bolt 4 and the hole portion 23 of the case body 2 is provided. Leave it slightly open so that the conductive material 5 is pressed in the axial direction of the bolt 4 while allowing displacement in the other axial direction. Further, when the gap is left in this way, the insert body 31 may be shaken. Therefore, a pair of upper and lower holes 23 are provided in each of the X-axis direction and the Y-axis direction, and the bolt 4 is passed through. The protrusion 33 is positioned at an intermediate position of the bolt 4. By doing so, the upper and lower bolts 4 can prevent the shake in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the pressed state by the protrusion 33 can be stabilized.

次に、このように構成されたロードセル1の作用について説明する。 Next, the operation of the load cell 1 configured in this way will be described.

まず、作用体3の上面21bに荷重Pが作用した場合、その荷重PのうちZ軸成分がフランジ体32のZ軸方向に作用することになる。すると、フランジ体32が下方に押圧され、そのフランジ体32に設けられた突起部33によって導電性材料5が押圧されることになる。このとき、その導電性材料5は、Z軸方向のオフセット部30ですでに押圧されている状態であるため、図3における線形領域の範囲内での電気抵抗の変化を検出してZ軸荷重を検出することができるようになる。このZ軸方向に作用体3が変位する、挿入体31のX軸方向やY軸方向に設けられたボルト4は、ケース本体2の孔部23の僅かな隙間内でZ軸方向に変位するようになる。 First, when the load P acts on the upper surface 21b of the working body 3, the Z-axis component of the load P acts in the Z-axis direction of the flange body 32. Then, the flange body 32 is pressed downward, and the conductive material 5 is pressed by the protrusion 33 provided on the flange body 32. At this time, since the conductive material 5 is already pressed by the offset portion 30 in the Z-axis direction, the change in electrical resistance within the range of the linear region in FIG. 3 is detected and the Z-axis load is applied. Will be able to be detected. The bolt 4 provided in the X-axis direction and the Y-axis direction of the insert body 31 in which the acting body 3 is displaced in the Z-axis direction is displaced in the Z-axis direction within a slight gap in the hole 23 of the case body 2. It will be like.

一方、荷重PのY軸方向の押圧によって、作用体3は同軸方向に変位する。すると、挿入体31に設けられた突起部33によって導電性材料5が押圧されることになる。このとき、導電性材料5は、Y軸方向のオフセット部30ですでに押圧された状態であるため、線形領域で抵抗変化を検出することができるようになる。なお、このようにY軸方向に挿入体31が変位する場合、Z軸方向に沿って取り付けたボルト4や、X軸方向に沿って取り付けたボルト4は、フランジ体32に設けた孔部32bやケース本体2に設けた孔部23の範囲内でY軸方向に変位することになる。 On the other hand, the action body 3 is displaced in the coaxial direction by pressing the load P in the Y-axis direction. Then, the conductive material 5 is pressed by the protrusion 33 provided on the insert body 31. At this time, since the conductive material 5 is already pressed by the offset portion 30 in the Y-axis direction, it becomes possible to detect the resistance change in the linear region. When the insert body 31 is displaced in the Y-axis direction in this way, the bolt 4 attached along the Z-axis direction and the bolt 4 attached along the X-axis direction have a hole portion 32b provided in the flange body 32. And within the range of the hole 23 provided in the case body 2, the displacement is in the Y-axis direction.

X軸方向についても同様に、この作用体3は、その荷重PのX軸方向の成分に基づいて変位する。すると、その挿入体31に設けられた突起部33によって導電性材料5が押圧される。このときも、X軸方向のオフセット部30ですでに押圧された状態であるため、線形領域で抵抗変化を検出することができるようになる。このときも、Z軸方向に沿って取り付けたボルト4や、Y軸方向に沿って取り付けたボルト4は、フランジ体32に設けた孔部32bや、ケース本体2に設けた孔部23の範囲内でX軸方向に変位することになる。 Similarly, in the X-axis direction, the acting body 3 is displaced based on the component of the load P in the X-axis direction. Then, the conductive material 5 is pressed by the protrusion 33 provided on the insert 31. Also at this time, since the state is already pressed by the offset portion 30 in the X-axis direction, the resistance change can be detected in the linear region. Also at this time, the bolt 4 attached along the Z-axis direction and the bolt 4 attached along the Y-axis direction are within the range of the hole portion 32b provided in the flange body 32 and the hole portion 23 provided in the case body 2. It will be displaced in the X-axis direction within.

そして、このように検出されたXYZ軸方向の電気抵抗の差分変化に基づいて同軸方向の荷重を算出して出力する。 Then, the load in the coaxial direction is calculated and output based on the difference change in the electric resistance in the XYZ axis direction detected in this way.

このように構成することにより、一つの作用体3に作用する荷重Pから導電性材料5を用いて3軸方向の荷重を同時に検出することができるようになる。 With this configuration, it becomes possible to simultaneously detect a load in the triaxial direction from the load P acting on one working body 3 by using the conductive material 5.

<第二の実施の形態> <Second embodiment>

次に、第二の実施の形態について説明する。上記実施の形態では、作用体3の上部にフランジ体32を設けるようにしたが、第二の実施の形態では、図5に示すような構成を用いるようにする。 Next, the second embodiment will be described. In the above embodiment, the flange body 32 is provided on the upper part of the working body 3, but in the second embodiment, the configuration as shown in FIG. 5 is used.

図5に示すロードセル1は、ケース本体2を上記実施の形態と同様に構成するとともに、Z軸方向の荷重を検出する導電性材料5を、穴部22の底面21cに取り付けるようにしたものである。このように構成した場合であっても、作用体3に作用する3軸方向の荷重を同時に検出することができるようになる。なお、同図において、同じ符号を付したものは、上記実施の形態と同じ構成を有するものとして説明を省略する。 The load cell 1 shown in FIG. 5 has a case body 2 configured in the same manner as in the above embodiment, and a conductive material 5 for detecting a load in the Z-axis direction is attached to the bottom surface 21c of the hole portion 22. be. Even in such a configuration, it becomes possible to simultaneously detect the load acting on the working body 3 in the triaxial direction. In the figure, those with the same reference numerals are assumed to have the same configuration as that of the above embodiment, and the description thereof will be omitted.

このように挿入体31の底面で導電性材料5を押圧する場合、挿入体31の底面21cに突起部33を設けるようにするとともに、同様のオフセット部30であらかじめ圧力をかけるようにしてもよい。あるいは、挿入体31の底部21cを尖状にしておき、この圧力で初期の圧力を掛けるようにしてもよい。 When the conductive material 5 is pressed by the bottom surface of the insert body 31 in this way, the protrusion 33 may be provided on the bottom surface 21 c of the insert body 31 and the pressure may be applied in advance by the same offset portion 30. .. Alternatively, the bottom portion 21c of the insert 31 may be sharpened and the initial pressure may be applied at this pressure.

<第三の実施の形態> <Third embodiment>

また、図6に示すようなケース本体2を用いることもできる。図6に示すケース本体2は、穴部22を正方形状としたものであって、その内部に円柱状の挿入体31を挿入させるようにしたものである。そして、その穴部22の内壁21aに導電性材料5を設けるとともに、挿入方向を法線方向とする面にも導電性材料5を設ける。そして、正方形状の穴部22に円形状の挿入体31を有する作用体3を挿入すると、円柱状の挿入体31が穴部22の内壁21aに一点線状に接触することになり、突起部33などを設けなくても荷重を集中させて抵抗値の変化を検出することができる。なお、このように挿入体31を円柱形状とした場合は、Z軸方向に沿って穴部22に線状に接することになるため、中央部分を膨らました樽型形状として点接触させるようにしてもよい。 Further, the case body 2 as shown in FIG. 6 can also be used. The case body 2 shown in FIG. 6 has a square hole portion 22 and has a columnar insert body 31 inserted therein. Then, the conductive material 5 is provided on the inner wall 21a of the hole portion 22, and the conductive material 5 is also provided on the surface whose insertion direction is the normal direction. Then, when the working body 3 having the circular insert body 31 is inserted into the square hole portion 22, the columnar insert body 31 comes into contact with the inner wall 21a of the hole portion 22 in a single point line, and the protrusion portion. It is possible to concentrate the load and detect the change in the resistance value without providing 33 or the like. When the insert 31 is formed into a cylindrical shape in this way, it is in linear contact with the hole 22 along the Z-axis direction. May be good.

このように上記実施の形態によれば、内側に穴部22を有するケース本体2と、当該ケース本体2の穴部22との間に上下左右に隙間をもって挿入される挿入体31と、当該挿入体31の上部にフランジ体32を設けて構成されたた作用体3と、前記穴部22の内壁に対して直交するする方向にそれぞれ設けられた導電性材料5と、前記穴部22の挿入方向を法線とするケース本体2の上面に設けられた導電性材料5と、前記フランジ体32に設けられた孔部32bを介してケース本体2の上面に向けて挿入され、当該ケース本体2の上面に設けられた導電性材料5を挟み込んで押圧するボルト4と、前記ケース本体2の側面に設けられた孔部23を介して前記挿入体31に向けて挿入され、前記ケース本体2の内壁に設けられた導電性材料5を挟み込んで押圧するボルト4と、を備え、前記フランジ体32および挿入体31で前記それぞれの導電性材料5を押圧させることによって、前記各導電性材料5の電気抵抗を変化させて3軸方向の荷重を検出するようにしたので、一つの作用体3に作用する3軸方向の荷重を同時に検出することができ、構造を簡素化して低コストにロードセル1を構成することができるようになる。 As described above, according to the above embodiment, the insertion body 31 inserted with a gap in the vertical and horizontal directions between the case main body 2 having the hole portion 22 inside and the hole portion 22 of the case main body 2 and the insertion thereof. An actuating body 3 having a flange body 32 provided on the upper portion of the body 31, a conductive material 5 provided in a direction orthogonal to the inner wall of the hole portion 22, and a hole portion 22. It is inserted toward the upper surface of the case body 2 via the conductive material 5 provided on the upper surface of the case body 2 having the insertion direction as the normal line and the hole portion 32b provided in the flange body 32, and is inserted toward the upper surface of the case body 2. The case body 2 is inserted toward the insertion body 31 via a bolt 4 that sandwiches and presses the conductive material 5 provided on the upper surface of the case 2 and a hole portion 23 provided on the side surface of the case body 2. Each of the conductive materials 5 is provided with a bolt 4 for sandwiching and pressing the conductive material 5 provided on the inner wall of the above, and by pressing the respective conductive materials 5 with the flange body 32 and the insertion body 31. Since the load in the triaxial direction is detected by changing the electric resistance of the load cell, the load in the triaxial direction acting on one working body 3 can be detected at the same time, the structure is simplified, and the load cell is low cost. 1 can be configured.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various embodiments.

例えば、上記実施の形態では、導電性材料5として、CFRPなどの炭素繊維を用いるようにしたが、これに限らず、押圧や引っ張りによって電気的特性(抵抗値、起電力値など)が変化するピエゾフィルムなどの他の素材を用いるようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, carbon fiber such as CFRP is used as the conductive material 5, but the present invention is not limited to this, and the electrical characteristics (resistance value, electromotive force value, etc.) change due to pressing or pulling. Other materials such as piezo film may be used.

また、上記実施の形態では、突起部33を作用体3に設けるようにしたが、ケース本体2側に設けるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the protrusion 33 is provided on the working body 3, but it may be provided on the case body 2 side.

1・・・ロードセル
2・・・ケース本体
21a、b、c・・・上面、内壁、底面
22・・・穴部
23・・・孔部
3・・・作用体
31・・・挿入体
32・・・フランジ体
32b・・・孔部
33・・・突起部
4・・・ボルト
41・・・頭部
42・・・胴部
5・・・導電性材料
51・・・導電性シート
52・・・電極
1 ... Load cell 2 ... Case body 21a, b, c ... Top surface, inner wall, bottom surface 22 ... Hole 23 ... Hole 3 ... Acting body 31 ... Inserting body 32.・ ・ Flange body 32b ・ ・ ・ Hole 33 ・ ・ ・ Protrusion 4 ・ ・ ・ Bolt 41 ・ ・ ・ Head 42 ・ ・ ・ Body 5 ・ ・ ・ Conductive material 51 ・ ・ ・ Conductive sheet 52 ・ ・·electrode

Claims (2)

内側に穴部を有するケース本体と、
当該ケース本体の穴部との間に上下左右に隙間をもって挿入される挿入体と、当該挿入体の上部にフランジ体とを設けて構成されたた作用体と、
前記穴部の内壁に対して直交する方向にそれぞれ設けられた導電性材料と、
前記穴部の挿入方向を法線とするケース本体の上面に設けられた導電性材料と、
前記フランジ体に設けられた孔部を介してケース本体の上面に向けて挿入され、当該ケース本体の上面に設けられた導電性材料を挟み込んで押圧するボルトと、
前記ケース本体の側面に設けられた孔部を介して前記挿入体に向けて挿入され、前記ケース本体の内壁に設けられた導電性材料を挟み込んで押圧するボルトと、を備え、
前記フランジ体および挿入体で前記それぞれの導電性材料を押圧させることによって、前記各導電性材料の電気抵抗を変化させて3軸方向の荷重を検出するようにしたロードセル。
The case body with a hole inside and
An insert body inserted with gaps in the vertical and horizontal directions between the case body and the hole portion, and an actuating body configured by providing a flange body on the upper portion of the insert body .
Conductive materials provided in the directions orthogonal to the inner wall of the hole, and
A conductive material provided on the upper surface of the case body whose normal is the insertion direction of the hole, and
A bolt that is inserted toward the upper surface of the case body through a hole provided in the flange body and that sandwiches and presses a conductive material provided on the upper surface of the case body.
A bolt that is inserted toward the insert through a hole provided on the side surface of the case body and that sandwiches and presses a conductive material provided on the inner wall of the case body is provided.
A load cell in which the electric resistance of each of the conductive materials is changed by pressing the respective conductive materials with the flange body and the insert body to detect a load in the triaxial direction.
前記穴部の内壁に、前記挿入体の側面に設けられた突起部が中間位置となるような上下一対の孔部を設けて前記ボルトで前記導電性材料を押圧させるようにした請求項1に記載のロードセル。 According to claim 1, a pair of upper and lower holes are provided on the inner wall of the hole so that the protrusion provided on the side surface of the insert is at an intermediate position, and the conductive material is pressed by the bolt. Described load cell.
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