JP7224260B2 - Load detector - Google Patents
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Description
本開示は、荷重検出装置に関する。 The present disclosure relates to load detection devices.
対象物に作用する荷重を検出・測定するための荷重検出装置として、これまでにロードセル(歪ゲージ、半導体ゲージ)を用いたものが広く用いられている。この種の装置では、ロードセルが対象物の表面に沿って取り付けられる。例えば歪ゲージを用いた場合、当該歪ゲージの両端部の間で、荷重によって生じる相対変位の大きさに基づいて歪ゲージの出力電圧が変化する。この電圧の変化によって、対象物に加わった荷重を検出・測定することができる。 2. Description of the Related Art Load cells (strain gauges, semiconductor gauges) have been widely used as load detection devices for detecting and measuring loads acting on objects. In this type of device, load cells are mounted along the surface of the object. For example, when a strain gauge is used, the output voltage of the strain gauge changes based on the magnitude of the relative displacement caused by the load between the ends of the strain gauge. This change in voltage enables detection and measurement of the load applied to the object.
ここで、荷重検出装置で計測可能な荷重の最大値は、対象物の使用環境で生じ得る最大荷重に基づいて決定される。したがって、この最大荷重の値が大きくなるほど、対象物の剛性を高める必要がある。しかしながら、このように剛性を高めた場合、対象物自体の変形量が小さくなることから、微小な荷重を上記の歪ゲージによって捕捉することが難しくなってしまう。その結果、荷重検出装置として所期の計測精度を確保できない虞がある。特に、対象物に加わる荷重が、常態的に加わる成分としての平均荷重と、この平均荷重に重畳される変動成分としての変動荷重とを含む場合には、変動荷重を検出・測定することが難しい。 Here, the maximum value of the load that can be measured by the load detection device is determined based on the maximum load that can occur in the usage environment of the object. Therefore, it is necessary to increase the rigidity of the object as the value of the maximum load increases. However, when the rigidity is increased in this way, the amount of deformation of the object itself becomes small, so it becomes difficult for the strain gauge to capture a minute load. As a result, there is a possibility that the desired measurement accuracy of the load detection device cannot be ensured. In particular, when the load applied to the object includes an average load as a component that is normally applied and a fluctuating load as a fluctuating component that is superimposed on this average load, it is difficult to detect and measure the fluctuating load. .
そこで、例えば下記特許文献1に記載されているように、コイルバネによって対象物にプリロード(荷重反力)を予め与え、上記のような平均荷重を相殺する技術が提唱されている。これにより、平均荷重の影響を受けることなく、変動荷重を検出・測定することができるとされている。
Therefore, as described in
しかしながら、上記特許文献1に記載された装置では、選択したコイルバネの特性によって、プリロードの大きさが一義的に決まってしまう。このため、例えば平均荷重の大きさによっては、適切にプリロードを発生させることができない。その結果、荷重検出装置として使用可能な範囲が限定的となる虞がある。
However, in the device described in
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より広い範囲の荷重に対して適用することが可能な荷重検出装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a load detection device that can be applied to a wider range of loads.
上記課題を解決するために、本開示に係る荷重検出装置は、第一方向の一方側から他方側に向かう平均荷重、及び該平均荷重に対して重畳される変動荷重を含む荷重が与えられる被荷重部としての回転軸を、前記第一方向に変位可能な状態で基準面に対して支持する支持部と、前記第一方向の他方側から一方側に向かうとともに、前記平均荷重の大きさに基づいて変化させることが可能な反対荷重を前記被荷重部に対して与える反対荷重発生部と、前記支持部に生じた前記変動荷重による変形量を検出する変形量検出部と、を備え、前記回転軸は、軸線を中心とする円柱状の軸本体と、該軸本体が挿通される筒状の外周部材と、前記第一方向一方側の端部で前記軸本体から径方向外側に突出するとともに前記外周部材に当接するフランジ部と、を有し、前記反対荷重発生部は、前記外周部材に対して前記第一方向の一方側に向かう力を与えることで、前記フランジ部を介して前記回転軸に前記反対荷重を与える。 In order to solve the above problems, a load detection device according to the present disclosure provides a load including an average load directed from one side to the other side in a first direction and a fluctuating load superimposed on the average load. a supporting portion that supports a rotating shaft as a load portion with respect to a reference plane in a displaceable state in the first direction; an opposite load generator that applies an opposite load that can be changed based on the The rotary shaft includes a columnar shaft body centered on an axis, a cylindrical outer peripheral member through which the shaft body is inserted, and an end on one side in the first direction that protrudes radially outward from the shaft body. and a flange portion that abuts on the outer peripheral member, and the opposite load generating portion applies a force toward the one side of the first direction to the outer peripheral member, so that the The opposite load is applied to the rotating shaft .
本開示によれば、より広い範囲の荷重に対して適用することが可能な荷重検出装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a load detection device that can be applied to a wider range of loads.
<第一実施形態>
(荷重検出装置の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る荷重検出装置について、図1と図2を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係る荷重検出装置100は、第一方向に延びる軸線A1に沿って延びる回転軸1(被荷重部)の外周側に設けられている支持部2と、回転軸1及び支持部2を外周側から覆うケーシング3と、ケーシング3の内周面に対して支持部2を固定する固定部材4と、反対荷重発生部5と、変形量検出部6としての歪ゲージGと、を備えている。
<First Embodiment>
(Configuration of load detection device)
A load detection device according to a first embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 1, the
(回転軸の構成)
回転軸1は、軸線A1を中心とする円柱状の軸本体11と、この軸本体11が挿通される筒状の外周部材12と、を有している。軸本体11は、軸線A1回りに回転可能とされている。外周部材12は、軸本体11を回転可能に支持する。なお、詳しくは図示しないが、外周部材12の内周面と軸本体11の外周面との間には軸受装置が設けられている。さらに、軸本体11における第一方向一方側の端部には、当該軸本体11から径方向外側に突出する円環状のフランジ部11Fが設けられている。このフランジ部11Fの第一方向他方側の端面は、外周部材12に当接している。
(Structure of rotating shaft)
The
回転軸1には、図1の矢印で示すように、外力等に基づいて、第一方向の一方側から他方側に向かう荷重が加わった状態となっている。具体的には、この荷重は、平均荷重Favgと、これに重畳される変動荷重ΔFの和である。平均荷重Favgは、時間によらず一定の大きさを示す成分である。変動荷重ΔFは、時間とともに変動する成分である。詳しくは後述するが、本実施形態に係る荷重検出装置100は、このような荷重を検出・測定するために用いられる。
As indicated by the arrow in FIG. 1 , a load is applied to the rotating
(支持部の構成)
支持部2は、上記の外周部材12の外周面から、軸線A1に対する径方向外側に向かって突出している。本実施形態では、第一方向に間隔をあけて複数の支持部2が設けられている。また、図2に示すように、本実施形態では軸線A1に対する周方向に等間隔をあけて4つの支持部2が設けられている。つまり、本実施形態では合計で8つの支持部2が設けられている。これら支持部2の径方向外側の端部は、固定部材4の内周面に固定されている。固定部材4は、軸線A1を中心とする円筒状をなしている。さらに、この固定部材4は、ケーシング3の内周面に固定されている。ケーシング3は、軸線A1を中心とする円筒状をなすことで、その内部に回転軸1、支持部2、及び固定部材4を収容している。ケーシング3の内周面は、基準面Sgとされている。
(Structure of support part)
The
(反対荷重発生部の構成)
軸線A1に沿って第一方向の他方側(つまり、上述の荷重の方向とは反対側)には、反対荷重発生部5が設けられている。反対荷重発生部5は、上記の荷重に含まれる成分のうち、平均荷重Favgを相殺するために設けられている。反対荷重発生部5は、上記した外周部材12の外周面に一体に設けられた鉄芯51と、ケーシング3の内周面(基準面Sg)に固定されたホルダ部52H、及びこのホルダ部52Hの内周側に設けられたコイル部52Cと、を有する。コイル部52Cは、鉄芯51と径方向に間隔をあけて対向している。コイル部52Cは、外部から供給された電力によって、鉄芯51との間で誘導電流による電磁力を発生させる。この電磁力は、上記のフランジ部11Fを介して軸本体11に伝達される。コイル部52Cに供給される電流量を変化させることで電磁力の大きさを調節することが可能とされている。
(Structure of Opposite Load Generating Part)
An opposite
(変形量検出部の構成)
支持部2の表面には、変形量検出部6としての歪ゲージGが貼付されている。この歪ゲージGは、支持部2の変形に伴ってその出力電圧が変化する。電圧の変化を外部の計測機器(不図示)によって捕捉することで、支持部2の変形量が検出される。なお、歪ゲージGは、全ての支持部2にそれぞれ1つずつ設けられていてもよいし、一部の支持部2のみに設けられていてもよい。また、変形量検出部6として、歪ゲージGに代えて、半導体ゲージを用いることも可能である。
(Structure of Deformation Detector)
A strain gauge G is attached to the surface of the
(作用効果)
次に、本実施形態に係る荷重検出装置100の動作について説明する。上記のように、回転軸1には、第一方向の一方側から他方側に向かう荷重が付加されている。この荷重によって、回転軸1は第一方向他方側に向かってわずかに変位する。回転軸1の変位に伴って、支持部2が変形する。具体的には、支持部2は、径方向内側に向かうに従って第一方向の他方側に向かうように傾斜することになる。このような変形を、上述の歪ゲージGによって捕捉することが可能である。
(Effect)
Next, the operation of the
ここで、荷重検出装置100で計測可能な荷重の最大値は、対象物の使用環境で生じ得る最大荷重に基づいて決定される。したがって、この最大荷重の値が大きくなるほど、対象物の剛性を高める必要がある。本実施形態の例では、支持部2の剛性を高める必要が生じる。しかしながら、このように剛性を高めた場合、対象物自体の変形量が小さくなることから、微小な荷重を上記の歪ゲージによって捕捉することが難しくなってしまう。その結果、荷重検出装置として所期の計測精度を確保できない虞がある。特に、対象物に加わる荷重が、常態的に加わる成分としての平均荷重Favgと、この平均荷重Favgに重畳される変動成分としての変動荷重ΔFとを含む場合には、変動荷重ΔFを検出・測定することが難しい。
Here, the maximum value of the load that can be measured by the
そこで、本実施形態では、反対荷重発生部5によって、回転軸1に対して荷重とは反対の方向から他の荷重(反対荷重Fr)を与える構成を採っている。この反対荷重は、平均荷重Favgと同等の大きさであるとともに、その付加される方向が荷重とは反対となっている。つまり、反対荷重Frは、-Favgに等しい。
Therefore, in the present embodiment, a configuration is adopted in which the
このように、反対荷重発生部5が発生する反対荷重Frによって、被荷重部としての回転軸1に加わる平均荷重Favgを相殺することができる。この状態で、変形量検出部6としての歪ゲージGは支持部2に生じた変動荷重ΔFによる変形量を検出する。したがって、平均荷重Favgの大きさによる影響を受けることなく、変動荷重ΔFを精緻に検出・測定することができる。特に、反対荷重発生部5が発生させる反対荷重Frの大きさは、平均荷重Favgの大きさに基づいて変化させることが可能とされている。したがって、荷重検出装置100を使用する環境条件(想定される最大荷重や平均荷重Favgの大きさ)に応じて、より広い範囲で変動荷重ΔFを精緻に検出することができる。つまり、荷重検出装置100の適用可能な荷重の範囲を広くすることができる。
Thus, the average load Favg applied to the
さらに、上記構成によれば、反対荷重発生部5として、鉄芯51とコイル部52Cとの間で生じる電磁力に基づいて、回転軸1に対して反対荷重Frを与えることができる。つまり、コイル部52Cに流す電流の大きさを変化させることのみによって、上記反対荷重Frの大きさを調節することができる。これにより、検出・測定の精度をさらに高めることができるとともに、荷重検出装置100の適用可能な荷重の範囲をさらに広くすることができる。
Furthermore, according to the above configuration, the opposite
<第一変形例>
上記の荷重検出装置100の第一変形例として、図3に示す構成を採ることも可能である。図3の例では、変形量検出部6bとして、上述の歪ゲージGに代えて、ロードセルLcが用いられている。ロードセルLcとして具体的には、圧電型ロードセルが好適に用いられる。ロードセルLcは、自身に与えられる圧縮力又は引っ張り力に応じて、出力電圧が変化する。さらに、同図の例では、支持部2bは、基準面Sg側(つまり、固定部材4)に設けられている第一部材21と、この第一部材21に対して第一方向の他方側に間隔をあけて設けられるとともに外周部材12の外周面に固定されている第二部材22と、を有している。上記のロードセルLcは、これら第一部材21と第二部材22との間で挟持されている。
<First modification>
As a first modified example of the
上記の構成では、回転軸1に変動荷重ΔFが加わった場合に、当該変動荷重ΔFに基づいて、第一部材21と第二部材22との相対距離が変化する。この相対距離の変化によって、ロードセルLcの出力電圧が変化する。この電圧変化を外部の計測機器等で検出することによって、変動荷重ΔFの大きさをさらに精緻に計測することができる。
In the above configuration, when a fluctuating load ΔF is applied to the
<第二変形例>
さらに、第二変形例として、図4に示す構成を採ることも可能である。図4の例では、支持部2が第一実施形態と同様の構成である一方で、反対荷重発生部5bの構成が上記第一実施形態、及び第一変形例とは異なっている。具体的には、この反対荷重発生部5bは、上述のホルダ部52Hと外周部材12との間に設けられたソレノイド53を有している。ソレノイド53として具体的には、プッシュプルソレノイドが好適に用いられる。この種のソレノイド53は、外部から供給される電力の大きさに応じて長さが変化することで、圧縮力又は引っ張り力を発生させることが可能である。
<Second modification>
Furthermore, as a second modified example, it is possible to employ the configuration shown in FIG. In the example of FIG. 4, while the supporting
上記構成によれば、ソレノイド53が発生させる力に基づいて、被荷重部としての回転軸1に対して反対荷重Frを与えることができる。特に、ソレノイド53に流す電流の大きさを変化させることのみによって、上記反対荷重Frの大きさを調節することができる。これにより、検出・測定の精度をさらに高めることができる。
According to the above configuration, based on the force generated by the
<第三変形例>
また、第三変形例として、図5に示す構成を採ることも可能である。図5の例では、上記の第一変形例で説明したロードセルLcを有する変形量検出部6bと、第二変形例で説明したソレノイド53を有する反対荷重発生部5bとを組み合わせた構成を採っている。このような構成によっても、上記第一実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、検出・測定の精度をさらに高めることができる。
<Third modification>
As a third modified example, it is also possible to employ the configuration shown in FIG. In the example of FIG. 5, a configuration is adopted in which the deformation
<第二実施形態>
続いて、本開示の第二実施形態に係る荷重検出装置200について、図6を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態及びその変形例と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6に示すように、本実施形態に係る支持部2cは、上述の第一変形例で説明した第一部材21、及び第二部材22に加えて、第三部材23をさらに有している。第三部材23は、第一部材21に対して第一方向に相対変位可能に支持されている。具体的には、この第三部材23は、固定部材4に対して、反対荷重発生部5cとしての送りねじBによって支持固定されている。また、第三部材23は、基準面Sgに対して摺動可能な状態で接している。したがって、送りねじBのねじ込み量を変化させることで、固定部材4及び第一部材21に対する第三部材23の相対位置を調節することが可能とされている。つまり、送りねじBをねじ込むことによって、上述の反対荷重Frを回転軸1に対して与えることができる。
<Second embodiment>
Next, a
さらに、第二部材22と第三部材23との間には、変形量検出部6としての他のロードセルLcが設けられている。つまり、本実施形態では、第一部材21と第二部材22との間、及び第二部材22と第三部材23との間にもロードセルLcが設けられている。以降の説明では、第一部材21と第二部材22との間に設けられているロードセルLcを第一ロードセルLc1と呼び、第二部材22と第三部材23との間に設けられているロードセルLcを第二ロードセルLc2と呼ぶ。
Further, between the
上記構成では、これらロードセルLcには、反対荷重Frによる圧縮力が常態的に加わっている。この状態で、例えば被荷重部としての回転軸1側に設けられている第二部材22が第一方向の他方側に変位した場合(つまり、一方側から他方側に向かう変動荷重ΔFが生じた場合)、一方側の第一ロードセルLc1には引っ張り力が加わり、他方側の第二ロードセルLc2にはさらなる圧縮力が加わる。ここで、一般的にロードセルは圧縮力に対しては十分に抗し得る一方で、引っ張り力に対しては弱いことが知られている。特に圧電型のロードセルではこの傾向が顕著である。しかしながら、上記の構成では、引っ張り力が加わる一方側の第一ロードセルLc1にも、反対荷重Frによる圧縮力が予め付加されている。したがって、上記のような変位による引っ張り力が加わった場合には、圧縮力と引っ張り力とが相殺する。これにより、当該一方側の第一ロードセルLc1では、引っ張りによる初期状態に対しての変形は生じないか、又はごくわずかな変形に留まる。その結果、ロードセルLcの耐用限界に対して余裕を持って検出・測定を行うことができる。言い換えると、ロードセルLcに要求される耐用限界を低く抑えることができる。これにより、装置の製造コストやメンテナンスコストを削減することができる。
In the above configuration, a compressive force due to the opposite load Fr is normally applied to these load cells Lc. In this state, for example, when the
さらに、上記構成によれば、送りねじBのねじ込み量を変化させることで、反対荷重Frの大きさを容易かつ精緻に調節することができる。また、送りねじBを設けることのみによって反対荷重発生部5cを構成することができるため、装置の構成の簡素化、及びこれに基づくコストの削減を図ることができる。
Furthermore, according to the above configuration, by changing the screwing amount of the feed screw B, it is possible to easily and precisely adjust the magnitude of the counterload Fr. Further, since the opposite
<第三実施形態>
次に、本開示の第三実施形態に係る荷重検出装置300について、図7を参照して説明する。なお、上記の各実施形態、及び各変形例と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、本実施形態では、上記第二実施形態の構成に代えて、反対荷重発生部5dが、上述した第三部材23と固定部材4との間に設けられたソレノイド53bを有している。このソレノイド53bとして具体的には、上述したプッシュプルソレノイドが好適に用いられる。ソレノイド53bは、外部から供給される電力に応じて、その長さが変化する。したがって、例えばソレノイド53bが縮んだ場合には、第三部材23を介して、ロードセルLc、及び第二部材22に荷重が与えられる。この荷重は、第二部材22を介して回転軸1に伝達される。つまり、回転軸1に反対荷重Frを与えることができる。
<Third Embodiment>
Next, a
上記構成によれば、上記第二実施形態と同様の作用効果に加えて、ソレノイド53bの進退量(長さ)を変化させることで、反対荷重Frの大きさを容易かつ精緻に調節することができる。また、ソレノイド53bを設けることのみによって反対荷重発生部5dを構成することができるため、装置の構成の簡素化、及びこれに基づくコストの削減を図ることができる。
According to the above configuration, in addition to the same effects as the second embodiment, by changing the forward/backward amount (length) of the
以上、本開示の実施形態、及びその変形例について図面を参照して詳述した。なお、具体的な構成はこの実施形態、及びその変形例に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の各実施形態、及びその変形例では、被荷重部として回転軸1を例に説明をした。しかしながら、被荷重部は回転軸1に限定されず、ある特定の方向に働く荷重に曝されている装置や部品であれば、いかなるものも被荷重部とすることが可能である。
The embodiments of the present disclosure and their modifications have been described in detail above with reference to the drawings. Note that the specific configuration is not limited to this embodiment and its modifications, and includes design changes and the like that do not deviate from the gist of the present disclosure.
For example, in each of the above-described embodiments and modifications thereof, the
<付記>
各実施形態に記載の荷重検出装置は、例えば以下のように把握される。
<Appendix>
The load detection device described in each embodiment is understood as follows, for example.
(1)第1の態様に係る荷重検出装置100は、第一方向の一方側から他方側に向かう平均荷重Favg、及び該平均荷重Favgに対して重畳される変動荷重ΔFを含む荷重が与えられる被荷重部1を、前記第一方向に変位可能な状態で基準面Sgに対して支持する支持部2と、前記第一方向の他方側から一方側に向かうとともに、前記平均荷重ΔFの大きさに基づいて変化させることが可能な反対荷重Frを前記被荷重部1に対して与える反対荷重発生部5と、前記支持部2に生じた前記変動荷重ΔFによる変形量を検出する変形量検出部6と、を備える。
(1) In the
上記構成によれば、反対荷重発生部5が発生する反対荷重Frによって、被荷重部1に加わる平均荷重Favgを相殺することができる。この状態で、変形量検出部6は支持部2に生じた変動荷重ΔFによる変形量を検出する。したがって、平均荷重Favgの大きさによる影響を受けることなく、変動荷重ΔFを精緻に検出・測定することができる。特に、反対荷重発生部5が発生させる反対荷重Frの大きさは、平均荷重Favgの大きさに基づいて変化させることが可能とされている。したがって、荷重検出装置100を使用する環境条件(想定される最大荷重や平均荷重Favgの大きさ)に応じて、より広い範囲で変動荷重ΔFを精緻に検出することができる。
According to the above configuration, the average load Favg applied to the
(2)第2の態様に係る荷重検出装置100では、前記反対荷重発生部5は、前記被荷重部1に設けられた鉄芯51と、前記基準面Sg側に設けられ、前記鉄芯51に対向することで、前記被荷重部1に対して前記反対荷重Frとしての電磁力を与えるコイル部52Cと、を有する。
(2) In the
上記構成によれば、反対荷重発生部5としての鉄芯51とコイル部52Cとの間で生じる電磁力に基づいて、被荷重部1に対して反対荷重Frを与えることができる。特に、コイル部52Cに流す電流の大きさを変化させることのみによって、上記反対荷重Frの大きさを調節することができる。これにより、検出・測定の精度をさらに高めることができる。
According to the above configuration, the opposite load Fr can be applied to the
(3)第3の態様に係る荷重検出装置100では、前記反対荷重発生部5bは、前記基準面Sgと前記被荷重部1との間に設けられ、該被荷重部1に対して前記反対荷重Frを与えるソレノイド53である。
(3) In the
上記構成によれば、ソレノイド53が発生させる力に基づいて、被荷重部1に対して反対荷重Frを与えることができる。特に、ソレノイド53に流す電流の大きさを変化させることのみによって、上記反対荷重Frの大きさを調節することができる。これにより、検出・測定の精度をさらに高めることができる。
According to the above configuration, the opposite load Fr can be applied to the
(4)第4の態様に係る荷重検出装置100では、前記支持部2bは、前記基準面Sg側に設けられた第一部材21と、該第一部材21に対して前記変形量検出部6bを介して前記第一方向から接続されるとともに前記被荷重部1に設けられた第二部材22と、を有し、前記変形量検出部6bは、前記変動荷重ΔFに基づいて前記第一部材21と前記第二部材22との間で生じる相対変位によって電圧が変化するロードセルLcである。
(4) In the
上記構成によれば、第一部材21と第二部材22との間で変動荷重ΔFによって生じる相対変位を、ロードセルLcの電圧変化として検出することができる。これにより、変動荷重ΔFの大きさ、及びその変化をより精緻に検出・測定することができる。
According to the above configuration, the relative displacement caused by the fluctuating load ΔF between the
(5)第5の態様に係る荷重検出装置200では、前記支持部2cは、前記第一部材21に対して前記第一方向に変位可能に支持される第三部材23をさらに有し、前記変形量検出部6cは、前記第二部材22と前記第三部材23との間に設けられ、前記変動荷重ΔFに基づいて該第二部材22と該第三部材23との間で生じる相対変位によって電圧が変化する他のロードセルLcをさらに有する。
(5) In the
上記構成によれば、第一部材21と第二部材22との間、及び第二部材22と第三部材23との間にそれぞれロードセルLcが設けられている。これらロードセルLcには、反対荷重Frによる圧縮力が常態的に加わっている。この状態で、例えば被荷重部1側に設けられている第二部材22が第一方向の他方側に変位した場合(つまり、一方側から他方側に向かう変動荷重ΔFが生じた場合)、一方側のロードセルLcには引っ張り力が加わり、他方側のロードセルLcにはさらなる圧縮力が加わる。ここで、一般的にロードセルは圧縮力に対しては十分に抗し得る一方で、引っ張り力に対しては弱いことが知られている。特に圧電型のロードセルLcではこの傾向が顕著である。しかしながら、上記の構成では、引っ張り力が加わる一方側のロードセルLcにも、反対荷重Frによる圧縮力が予め付加されている。したがって、上記のような変位による引っ張り力が加わった場合には、圧縮力と引っ張り力とが相殺する。これにより、当該一方側のロードセルLcでは、引っ張りによる初期状態に対しての変形は生じないか、又はごくわずかな変形に留まる。その結果、ロードセルLcの耐用限界に対して余裕を持って検出・測定を行うことができる。言い換えると、ロードセルLcに要求される耐用限界を低く抑えることができる。これにより、装置の製造コストやメンテナンスコストを削減することができる。
According to the above configuration, the load cells Lc are provided between the
(6)第6の態様に係る荷重検出装置200では、前記反対荷重発生部5cは、前記第一部材21と前記第三部材23との間に設けられ、前記第三部材23の前記第一部材21に対する前記第一方向の相対位置を変化させる送りねじBを有する。
(6) In the
上記構成によれば、送りねじBのねじ込み量を変化させることで、反対荷重Frの大きさを容易かつ精緻に調節することができる。また、送りねじBを設けることのみによって反対荷重発生部5cを構成することができるため、装置の構成の簡素化、及びこれに基づくコストの削減を図ることができる。
According to the above configuration, by changing the screwing amount of the feed screw B, it is possible to easily and precisely adjust the magnitude of the counterload Fr. In addition, since the opposite
(7)第7の態様に係る荷重検出装置300では、前記反対荷重発生部5dは、前記第一部材21と前記第三部材23との間に設けられ、前記第三部材23の前記第一部材21に対する前記第一方向の相対位置を変化させるソレノイド53bを有する。
(7) In the
上記構成によれば、ソレノイド53bの進退量(長さ)を変化させることで、反対荷重Frの大きさを容易かつ精緻に調節することができる。また、ソレノイド53bを設けることのみによって反対荷重発生部5dを構成することができるため、装置の構成の簡素化、及びこれに基づくコストの削減を図ることができる。
According to the above configuration, it is possible to easily and precisely adjust the magnitude of the opposite load Fr by changing the forward/backward movement (length) of the
100,200,300 荷重検出装置
1 回転軸(被荷重部)
11 軸本体
11F フランジ部
12 外周部材
2,2b,2c 支持部
21 第一部材
22 第二部材
23 第三部材
3 ケーシング
4 固定部材
5,5b,5c,5d 反対荷重発生部
51 鉄芯
52C コイル部
52H ホルダ部
6,6b 変形量検出部
A1 軸線
Favg 平均荷重
Fr 反対荷重
ΔF 変動荷重
G 歪ゲージ
Lc ロードセル
Lc1 第一ロードセル
Lc2 第二ロードセル
Sg 基準面
100, 200, 300
11 Shaft
Claims (7)
前記第一方向の他方側から一方側に向かうとともに、前記平均荷重の大きさに基づいて変化させることが可能な反対荷重を前記被荷重部に対して与える反対荷重発生部と、
前記支持部に生じた前記変動荷重による変形量を検出する変形量検出部と、
を備え、
前記回転軸は、軸線を中心とする円柱状の軸本体と、該軸本体が挿通される筒状の外周部材と、前記第一方向一方側の端部で前記軸本体から径方向外側に突出するとともに前記外周部材に当接するフランジ部と、を有し、
前記反対荷重発生部は、前記外周部材に対して前記第一方向の一方側に向かう力を与えることで、前記フランジ部を介して前記回転軸に前記反対荷重を与える荷重検出装置。 A state in which a rotating shaft as a loaded portion to which a load including an average load directed from one side to the other side in the first direction and a fluctuating load superimposed on the average load is applied is displaceable in the first direction. a supporting portion that supports against the reference surface at
an opposite load generating part that applies an opposite load to the load receiving part from the other side to the one side in the first direction and that can be changed based on the magnitude of the average load;
a deformation amount detection unit that detects a deformation amount due to the fluctuating load occurring in the support part;
with
The rotating shaft includes a cylindrical shaft body centered on an axis, a cylindrical outer peripheral member through which the shaft body is inserted, and an end portion on one side in the first direction that protrudes radially outward from the shaft body. and a flange portion that abuts on the outer peripheral member,
The counter load generating section applies a force toward one side in the first direction to the outer peripheral member, thereby applying the counter load to the rotating shaft via the flange section.
前記被荷重部に設けられた鉄芯と、
前記基準面に設けられ、前記鉄芯に対向することで、前記被荷重部に対して前記反対荷重としての電磁力を与えるコイル部と、
を有する請求項1に記載の荷重検出装置。 The opposite load generating section is
an iron core provided in the load-bearing portion;
a coil portion that is provided on the reference plane and faces the iron core to apply an electromagnetic force as the opposite load to the load receiving portion;
The load detection device according to claim 1, comprising:
前記基準面と前記被荷重部との間に設けられ、該被荷重部に対して前記反対荷重を与えるソレノイドである請求項1に記載の荷重検出装置。 The opposite load generating section is
2. The load detecting device according to claim 1, wherein the solenoid is provided between the reference surface and the load-receiving portion and applies the opposite load to the load-receiving portion.
前記基準面側に設けられた第一部材と、
該第一部材に対して前記変形量検出部を介して前記第一方向から接続されるとともに前記被荷重部に設けられた第二部材と、
を有し、
前記変形量検出部は、
前記変動荷重に基づいて前記第一部材と前記第二部材との間で生じる相対変位によって電圧が変化するロードセルである請求項1から3のいずれか一項に記載の荷重検出装置。 The support part is
a first member provided on the reference surface side;
a second member connected to the first member from the first direction via the deformation amount detection section and provided at the load receiving section;
has
The deformation amount detection unit is
4. The load detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the load cell is a load cell in which a voltage changes due to relative displacement occurring between the first member and the second member based on the fluctuating load.
前記変形量検出部は、前記第二部材と前記第三部材との間に設けられ、前記変動荷重に基づいて該第二部材と該第三部材との間で生じる相対変位によって電圧が変化する他のロードセルをさらに有する請求項4に記載の荷重検出装置。 The support part further has a third member supported displaceably in the first direction with respect to the first member,
The deformation amount detection unit is provided between the second member and the third member, and the voltage changes according to the relative displacement generated between the second member and the third member based on the fluctuating load. 5. The load detection device according to claim 4, further comprising another load cell.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004144596A (en) | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Apparatus for detecting thrust load on slide bearing |
JP2005114599A (en) | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Kao Corp | Load-measuring device |
US20070071384A1 (en) | 2003-09-08 | 2007-03-29 | Gabriel Dambaugh | Bearing arrangement for absorbing axial loads |
JP2007086060A (en) | 2005-08-25 | 2007-04-05 | Ntn Corp | Turbine unit for air cycle refrigeration cooling |
JP2011149812A (en) | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Nitto Seiko Co Ltd | Washer type load cell and thrust load detecting mechanism |
US20120128287A1 (en) | 2009-06-05 | 2012-05-24 | Erik Zaaijer | Load-measuring bearing unit |
KR101369564B1 (en) | 2012-12-26 | 2014-03-06 | 한국항공우주연구원 | Rotational reaction force mesuring device and rotational reaction force mesuring method |
JP2014066719A (en) | 2006-09-05 | 2014-04-17 | Mettler-Toledo Ag | Force-measuring device and reference unit |
WO2014122719A1 (en) | 2013-02-05 | 2014-08-14 | 三菱重工業株式会社 | Bearing support structure and wind power generator |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51105873A (en) * | 1975-03-14 | 1976-09-20 | Shinko Denshi Kk | CHIKARA SOKUTEIKIKO |
JPS61165440U (en) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | ||
JPH053936U (en) * | 1991-07-05 | 1993-01-22 | 財団法人シツプ・アンド・オーシヤン財団 | Magnetic buoyancy balance scale |
JPH05138481A (en) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Yotaro Hatamura | Rectilinear guiding device with axial force detecting means |
JPH0791760A (en) * | 1993-09-17 | 1995-04-04 | Hitachi Ltd | Magnetic bearing-type turbine compressor |
JP5898246B2 (en) * | 2014-01-31 | 2016-04-06 | 株式会社Kos | Dental treatment tool |
-
2019
- 2019-08-26 JP JP2019154040A patent/JP7224260B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004144596A (en) | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Apparatus for detecting thrust load on slide bearing |
US20070071384A1 (en) | 2003-09-08 | 2007-03-29 | Gabriel Dambaugh | Bearing arrangement for absorbing axial loads |
JP2005114599A (en) | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Kao Corp | Load-measuring device |
JP2007086060A (en) | 2005-08-25 | 2007-04-05 | Ntn Corp | Turbine unit for air cycle refrigeration cooling |
JP2014066719A (en) | 2006-09-05 | 2014-04-17 | Mettler-Toledo Ag | Force-measuring device and reference unit |
US20120128287A1 (en) | 2009-06-05 | 2012-05-24 | Erik Zaaijer | Load-measuring bearing unit |
JP2011149812A (en) | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Nitto Seiko Co Ltd | Washer type load cell and thrust load detecting mechanism |
KR101369564B1 (en) | 2012-12-26 | 2014-03-06 | 한국항공우주연구원 | Rotational reaction force mesuring device and rotational reaction force mesuring method |
WO2014122719A1 (en) | 2013-02-05 | 2014-08-14 | 三菱重工業株式会社 | Bearing support structure and wind power generator |
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