JP7159073B2 - load cell - Google Patents
load cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP7159073B2 JP7159073B2 JP2019020514A JP2019020514A JP7159073B2 JP 7159073 B2 JP7159073 B2 JP 7159073B2 JP 2019020514 A JP2019020514 A JP 2019020514A JP 2019020514 A JP2019020514 A JP 2019020514A JP 7159073 B2 JP7159073 B2 JP 7159073B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- elastic
- load cell
- elastic body
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
Description
本発明の実施形態は、力やトルクを検出することが可能なロードセルに関する。 Embodiments of the present invention relate to load cells capable of detecting force and torque.
ロードセルは、例えば力を受ける起歪体と、起歪体に設けられた歪センサとしての歪ゲージと、起歪体が締結される構造体を用いて構成される(例えば特許文献1参照)。 A load cell is composed of, for example, a strain body that receives a force, a strain gauge as a strain sensor provided on the strain body, and a structure to which the strain body is fastened (see Patent Document 1, for example).
起歪体は、例えば構造体にボルトを用いて固定されている。しかし、ロードセルの小型化に伴い、起歪体をボルトにより構造体に固定することが困難となっており、構造体に対する起歪体の位置を高精度に保持することが困難となっている。 The strain-generating body is fixed to the structure using, for example, bolts. However, with the miniaturization of the load cell, it has become difficult to fix the strain-generating body to the structure with bolts, and it has become difficult to hold the position of the strain-generating body with respect to the structure with high accuracy.
構造体に対して起歪体が高精度に固定されていない場合、歪ゲージにおいて、歪と電気抵抗の変化との比率としてのゲージファクタが小さくなり、例えば弱い力を正確に検出することが困難となるなどの問題がある。 If the strain-generating body is not fixed to the structure with high precision, the gauge factor, which is the ratio of the strain to the change in electrical resistance, becomes small in the strain gauge, making it difficult to accurately detect, for example, a weak force. There are problems such as
本実施形態は、起歪体を本体に対して高精度に固定することが可能なロードセルを提供するものである。 This embodiment provides a load cell capable of fixing the strain generating body to the main body with high accuracy.
実施形態のロードセルは、内側に第1鍔部を有する筒状の第1部材と、前記第1部材と同心状に配置され、外側に第2鍔部を有する第2部材と、筒状の第1構造体と、前記第1構造体の内側に設けられた筒状の第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、弾性を有する第3構造体とを有し、前記第1構造体の外側に前記第1部材が装着され、前記第2構造体の内側に前記第2部材が装着される第1起歪体と、第1端部が前記第1構造体と前記第1鍔部との間に設けられ、第2端部が前記第2構造体と前記第2鍔部との間に設けられ、歪センサを有する少なくとも1つの第2起歪体と、を具備する。 A load cell according to an embodiment includes a tubular first member having a first flange on the inside, a second member arranged concentrically with the first member and having a second flange on the outside, and a tubular second member. 1 structure, a tubular second structure provided inside the first structure, and an elastic third structure provided between the first structure and the second structure. a first strain body having the first member attached to the outside of the first structure and the second member attached to the inside of the second structure; At least one second brace provided between a first structure and said first collar, a second end provided between said second structure and said second collar, and having a strain sensor. and a strain body.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are given the same reference numerals.
(第1実施形態)
図1乃至図4は、第1実施形態に係るロードセルを示している。ロードセル10は、第1部材11、第2部材12、第1起歪体13、例えば2つの第2起歪体14、15、第1弾性体16、及び第2弾性体17を具備している。
(First embodiment)
1 to 4 show a load cell according to a first embodiment. The
第1部材11、第2部材12、第1起歪体13、第2起歪体14、15は、例えばステンレススチール(SUS)により構成されている。しかし、SUSに限定されるものではなく、他の金属材料、例えば鉄やアルミニウムを用いることも可能である。
The
第1部材11は、筒状であり、内側に第1鍔部11aを有している。
第2部材12は、第1部材11より小さい直径を有し、第1部材11と同心状に配置される。第2部材12は、外側に第2鍔部12aを有している。
The
The
第1起歪体13は、筒状の第1構造体13aと、第1構造体13aの内側に設けられた筒状の第2構造体13bと、第1構造体13aと第2構造体13bとの間に設けられ、これらを接続する第3構造体13cと、を具備している。第3構造体13cは、弾性を有している。このため、第2構造体13bは、第1構造体13aに対して軸心方向(図3に示す矢印A方向)に移動することが可能である。
The first strain-generating
また、第3構造体13cの厚みは、第2起歪体14、15の厚みより厚い。このため、ロードセルで検出可能な力の範囲(定格荷重)や耐荷重(許容荷重)などは、第3構造体13cの長さ(第1構造体13aと第2構造体13bとの間の距離)と、厚みを変えることで調整できる。
Also, the thickness of the
第1起歪体13の第1構造体13aの外側には、第1部材11が装着される。具体的には、第1部材11の内径は、第1構造体13aの外径より僅かに小さく、第1部材11は、第1構造体13aの外側に圧入される。
The
また、第1起歪体13の第2構造体13bの内側には、第2部材12が装着される。具体的には、第2部材12の外径は、第2構造体13bの内径より僅かに大きく、第2部材12は、第2構造体13bの内側に圧入される。
Also, the
図2に示すように、第1構造体13a及び第2構造体13bの第1起歪体13の直径方向に位置する部分には、複数の切り欠き部13dが設けられている。これら切り欠き部13dは、2つの第2起歪体14、15の位置決めに用いられる。このため、これら切り欠き部13dの幅は、第2起歪体14、15の幅にほぼ等しく、深さは、第2起歪体14、15の厚みよりも僅かに浅い。
As shown in FIG. 2, a plurality of
第1弾性体16は、リング状の例えば皿ばねであり、第1部材11の内側に第1鍔部11aに沿って設けられる。第1弾性体16の外径は、第1部材11の内径にほぼ等しく、第1弾性体16の内径は、第2起歪体14、15の第1端部に当接可能な大きさとされている。
The first
第2弾性体17は、リング状の例えば皿ばねであり、第2部材12の外側に第2鍔部12aに沿って設けられる。第2弾性体17の内径は、第2部材12の外径とほぼ等しく、第2弾性体17の外径は、第2起歪体14、15の第2端部に当接可能な大きさとされている。
The second
組み立て時、先ず、例えば第1構造体13aの複数の切り欠き部13dに第2起歪体14、15の第1端部が挿入され、第2構造体13bの複数の切り欠き部13dに第2起歪体14、15の第2端部が挿入される。
At the time of assembly, first, for example, the first ends of the second strain-generating
この後、例えば第1弾性体16が第1部材11の内側に装着され、第1部材11が第1起歪体13の第1構造体13aの外側に装着される。この状態より、第1弾性体16が第2起歪体14、15の第1端部に当接し、所定の接触圧力となるまで、第1部材11が第1構造体13aの外側に圧入される。このため、図3に示すように、第2起歪体14、15の第1端部は、第1部材11の第1鍔部11aが第1弾性体16を押圧することにより、第1弾性体16によって第1構造体13aに固定される。
After that, for example, the first
また、第2弾性体17が第2部材12の外側に装着され、第2部材12が第1起歪体13の第2構造体13bの内側に装着される。この状態より、第2弾性体17が第2起歪体14、15の第2端部に当接し、所定の接触圧力となるまで、第2部材12が第2構造体13bの内側に圧入される。このため、図3に示すように、第2起歪体14、15の第2端部は、第2部材12の第2鍔部12aが第2弾性体17を押圧することにより、第2弾性体17によって第2構造体13bに固定される。
Also, the second
前述したように、切り欠き部13dの深さは、第2起歪体14、15の厚みより僅かに浅い。このため、切り欠き部13dに第1起歪体14、15が挿入された場合、第2起歪体14、15の上面は切り欠き部13dから僅かに突出する。このため、第1弾性体16と第2弾性体17は、第2起歪体14、15の上面に当接し、第2起歪体14、15を第1構造体13aと第2構造体13bに確実に固定することができる。
As described above, the depth of the
上記構成において、第1部材11に対して第2部材12が図3に示す矢印A方向の力を受けた場合、第1起歪体13の第2構造体13bが第1構造体13aに対して矢印A方向に移動する。これに伴い、第2起歪体14、15がその厚み方向(矢印A方向)に変形される。
In the above configuration, when the
すなわち、第2起歪体14、15の厚みは、第3構造体13cの厚みより薄い。このため、第1構造体13aと第2構造体13bが相対的に移動することにより、第2起歪体14、15が連動して変形する。
That is, the thickness of the second strain-generating
図4は、第2起歪体14、15に設けられた歪センサ(歪ゲージ)の一例を示している。第2起歪体14には、歪センサとしての例えば薄膜抵抗体R1、R2が設けられ、第2起歪体15には、歪センサとしての例えば薄膜抵抗体R3、R4が設けられている。
FIG. 4 shows an example of strain sensors (strain gauges) provided on the second
薄膜抵抗体R1、R2及び薄膜抵抗体R3、R4は、第2起歪体14、15の第2端部側、すなわち、第2構造体13bの近傍に配置されている。この理由は、第1起歪体13の第2構造体13bが、第1構造体13aに対して図示矢印A方向に移動した場合、第2起歪体14、15に生じる歪は、第2構造体13b側の方が第1構造体13aより大きいためである。
The thin-film resistors R1, R2 and the thin-film resistors R3, R4 are arranged on the second end side of the second strain-generating
薄膜抵抗体R1、R2、R3、R4は、例えばブリッジ回路を構成し、第2起歪体14、15に印加された力を電気信号として出力する。
The thin-film resistors R1, R2, R3, and R4 constitute, for example, a bridge circuit, and output forces applied to the second strain-generating
尚、例えば第3構造体13cに複数の開口部を設けることにより、第2構造体13bを第1構造体13aに対して軸心回り(図3に示す矢印B方向)に移動させることも可能である。この場合、ロードセル10により、トルクを検討することが可能である。
For example, by providing a plurality of openings in the
(第1実施形態の効果)
上記第1実施形態によれば、第2起歪体14、15は、第1部材11の内側に装着された第1弾性体16、及び第2部材12の外側に装着された第2弾性体17により、第1起歪体13の第1構造体13aと第2構造体13bに固定される。このため、ロードセル10の形状が小型化された場合においても第2起歪体14、15を第1起歪体13の第1構造体13aと第2構造体13bに確実に固定することができる。
(Effect of the first embodiment)
According to the first embodiment, the second
しかも、第2起歪体14、15は、第1弾性体16及び第2弾性体17を用いて固定されるため、例えばボルトを用いて第2起歪体14、15を固定する場合に比べて、スペースを削減でき、ロードセル10の形状を小型化することが可能である。
Moreover, since the second strain-generating
さらに、第2起歪体14、15は、第1弾性体16が装着された第1部材11を第1起歪体13の第1構造体13aの外側に圧入し、第2弾性体17が装着された第2部材12を第1起歪体13の第2構造体13bの内側に圧入するだけで組み立てることができる。このため、組み立てが容易であり、製造コストを低廉化することが可能である。
Further, the second strain-generating
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態を示している。第1実施形態において、第2起歪体14、15は、第1弾性体16及び第2弾性体17としての皿ばねを用いて固定した。これに対して、第2実施形態は、第1鍔部11b及び第2鍔部12bを弾性体とし、第1鍔部11b及び第2鍔部12bのそれ自体により、第2起歪体14、15を固定する。
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment. In the first embodiment, the second
具体的には、図5に示すように、第1部材11の第1鍔部11bは、第1部材11の圧入方向に向かって傾斜され、第2部材12の第2鍔部12bも、第1部材11の圧入方向に向かって傾斜されている。すなわち、第1鍔部11bの先端部は、第1起歪体13の第1構造体13aに接近するように傾斜され、第2鍔部12bの先端部は、第1起歪体13の第2構造体13bに接近するように傾斜されている。このため、第1鍔部11b及び第2鍔部12bは、弾性を有している。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
組み立て時、先ず、例えば第1構造体13aの複数の切り欠き部13dに第2起歪体14、15の第1端部が挿入され、第2構造体13bの複数の切り欠き部13dに第2起歪体14、15の第2端部が挿入される。
At the time of assembly, first, for example, the first ends of the second strain-generating
この後、第1部材11が第1起歪体13の第1構造体13aの外側に装着され、第1鍔部11bが第2起歪体14、15の第1端部に当接し、所定の接触圧力となるまで、第1部材11が第1構造体13aに圧入される。このため、図5に示すように、第2起歪体14、15の第1端部は、第1部材11の第1鍔部11bにより、第1構造体13aに固定される。
After that, the
また、第2部材12は、第1起歪体13の第2構造体13bの内側に装着され、第2鍔部12bが第2起歪体14、15の第2端部に当接し、所定の接触圧力となるまで、第2部材12が第2構造体13bに圧入される。このため、図5に示すように、第2起歪体14、15の第2端部は、第2部材12の第2鍔部12bにより、第2構造体13bに固定される。
The
(第2実施形態の効果)
上記第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、第2実施形態によれば、第2起歪体14、15は、弾性を有する第1鍔部11bと第2鍔部12bとにより、第1起歪体13の第1構造体13a及び第2構造体13bに固定できる。このため、第1実施形態に比べて部品点数を削減することができ、組み立てを一層容易化することが可能である。
(Effect of Second Embodiment)
Effects similar to those of the first embodiment can also be obtained by the second embodiment. Moreover, according to the second embodiment, the second strain-generating
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.
11…第1部材、11a、11b…第1鍔部、12…第2部材、12a、12b…第2鍔部、13…第1起歪体、13a…第1構造体、13b…第2構造体、13c…第3構造体、14、15…第2起歪体、16…第1弾性体、17…第2弾性体。
Claims (9)
前記第1部材と同心状に配置され、外側に第2鍔部を有する第2部材と、
筒状の第1構造体と、前記第1構造体の内側に設けられた筒状の第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、弾性を有する第3構造体とを有し、前記第1構造体の外側に前記第1部材が装着され、前記第2構造体の内側に前記第2部材が装着される第1起歪体と、
第1端部が前記第1構造体と前記第1鍔部との間に設けられ、第2端部が前記第2構造体と前記第2鍔部との間に設けられ、歪センサを有する少なくとも1つの第2起歪体と、
を具備するロードセル。 a cylindrical first member having a first collar portion inside;
a second member arranged concentrically with the first member and having a second flange on the outside;
A tubular first structure, a tubular second structure provided inside the first structure, and an elastic structure provided between the first structure and the second structure. a first strain body having a third structure, wherein the first member is attached to the outside of the first structure and the second member is attached to the inside of the second structure;
A first end is provided between the first structure and the first collar, a second end is provided between the second structure and the second collar, and has a strain sensor. at least one second strain element;
A load cell comprising a
前記第2鍔部と前記第2起歪体の前記第2端部との間に設けられるリング状の第2弾性体と、
をさらに具備する請求項1記載のロードセル。 a ring-shaped first elastic body provided between the first collar portion and the first end portion of the second strain-generating body;
a ring-shaped second elastic body provided between the second collar portion and the second end portion of the second strain-generating body;
The load cell of claim 1, further comprising:
請求項2記載のロードセル。 The load cell according to claim 2, wherein the first elastic body and the second elastic body are disc springs.
請求項1記載のロードセル。 The load cell according to claim 1, wherein the first collar portion and the second collar portion are elastic bodies.
請求項1記載のロードセル。 The load cell according to claim 1, wherein the thickness of the third structure is thicker than the thickness of the second strain body.
請求項1記載のロードセル。 The first structure and the second structure each have a notch into which the second strain body is inserted, and the depth of the notch is shallower than the thickness of the second strain body. A load cell according to claim 1.
前記第1部材と同心状に配置され、外側に第2鍔部を有する第2部材と、
筒状の第1構造体と、前記第1構造体の内側に設けられた筒状の第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、弾性を有する第3構造体とを有し、前記第1構造体の外側に前記第1部材が装着され、前記第2構造体の内側に前記第2部材が装着される第1起歪体と、
前記第1鍔部に設けられるリング状の第1弾性体と、
前記第2鍔部に設けられるリング状の第2弾性体と、
第1端部が前記第1構造体と前記第1弾性体との間に設けられ、第2端部が前記第2構造体と前記第2弾性体との間に設けられ、歪センサを有する少なくとも1つの第2起歪体と、
を具備するロードセル。 a cylindrical first member having a first collar portion inside;
a second member arranged concentrically with the first member and having a second flange on the outside;
A tubular first structure, a tubular second structure provided inside the first structure, and an elastic structure provided between the first structure and the second structure. a first strain body having a third structure, wherein the first member is attached to the outside of the first structure and the second member is attached to the inside of the second structure;
a ring-shaped first elastic body provided on the first brim;
a ring-shaped second elastic body provided on the second collar;
A first end is provided between the first structure and the first elastic body, a second end is provided between the second structure and the second elastic body, and has a strain sensor. at least one second strain element;
A load cell comprising a
請求項7記載のロードセル。 The load cell according to claim 7, wherein the first elastic body and the second elastic body are disc springs.
前記第1部材と同心状に配置され、外側に弾性を有する第2鍔部を具備する第2部材と、
筒状の第1構造体と、前記第1構造体の内側に設けられた筒状の第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、弾性を有する第3構造体とを有し、前記第1構造体の外側に前記第1部材が装着され、前記第2構造体の内側に前記第2部材が装着される第1起歪体と、
第1端部が前記第1構造体と前記第1鍔部との間に設けられ、第2端部が前記第2構造体と前記第2鍔部との間に設けられ、歪センサを有する少なくとも1つの第2起歪体と、
を具備するロードセル。 a cylindrical first member having an elastic first brim inside;
a second member arranged concentrically with the first member and having an elastic second brim on the outside;
A tubular first structure, a tubular second structure provided inside the first structure, and an elastic structure provided between the first structure and the second structure. a first strain body having a third structure, wherein the first member is attached to the outside of the first structure and the second member is attached to the inside of the second structure;
A first end is provided between the first structure and the first collar, a second end is provided between the second structure and the second collar, and has a strain sensor. at least one second strain element;
A load cell comprising a
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019020514A JP7159073B2 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | load cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019020514A JP7159073B2 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | load cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020128886A JP2020128886A (en) | 2020-08-27 |
JP7159073B2 true JP7159073B2 (en) | 2022-10-24 |
Family
ID=72174484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019020514A Active JP7159073B2 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | load cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7159073B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030042050A1 (en) | 2001-09-06 | 2003-03-06 | Stimpson Jon L. | Tank weighing assembly with integrated tank mount and load cell |
JP2017172983A (en) | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社安川電機 | Robot and torque sensor |
JP2018091813A (en) | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日本電産コパル電子株式会社 | Torque sensor |
JP2018179647A (en) | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 日本電産コパル電子株式会社 | Torque sensor |
-
2019
- 2019-02-07 JP JP2019020514A patent/JP7159073B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030042050A1 (en) | 2001-09-06 | 2003-03-06 | Stimpson Jon L. | Tank weighing assembly with integrated tank mount and load cell |
JP2017172983A (en) | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社安川電機 | Robot and torque sensor |
JP2018091813A (en) | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日本電産コパル電子株式会社 | Torque sensor |
JP2018179647A (en) | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 日本電産コパル電子株式会社 | Torque sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020128886A (en) | 2020-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6066490B2 (en) | Load sensor | |
JP4230500B2 (en) | Load detection device | |
US7296473B2 (en) | Pressure sensor | |
US20190250051A1 (en) | Torque sensor | |
TWI681176B (en) | Force sensor unit | |
JP2020012655A (en) | Structure for attaching torque sensor | |
JP2010169586A (en) | Torque amount converter | |
WO2018105210A1 (en) | Torque sensor | |
JP7159073B2 (en) | load cell | |
JP7171476B2 (en) | load cell | |
JP7187358B2 (en) | load cell | |
JP7166216B2 (en) | Screw device with preload detection | |
JP2019158419A (en) | Torque sensor | |
US6556024B2 (en) | Capacitance type load sensor | |
JP2018179945A (en) | Torque sensor | |
JP7159072B2 (en) | load cell | |
JP4671605B2 (en) | Torque detection device | |
JP7191737B2 (en) | load cell | |
JP7203645B2 (en) | load cell | |
JP7187359B2 (en) | load cell | |
KR102286967B1 (en) | Strain gages, diaphragm structures and sensors including the same | |
JP5817675B2 (en) | Rotor shaft fixing structure | |
JP2012507694A (en) | Force measuring ring with annular housing | |
WO2022209109A1 (en) | Torque sensor | |
JP7120611B2 (en) | linear sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220105 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221012 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7159073 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |