JPH0450970B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0450970B2
JPH0450970B2 JP59266372A JP26637284A JPH0450970B2 JP H0450970 B2 JPH0450970 B2 JP H0450970B2 JP 59266372 A JP59266372 A JP 59266372A JP 26637284 A JP26637284 A JP 26637284A JP H0450970 B2 JPH0450970 B2 JP H0450970B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deformation
columnar body
load
strain
parts
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59266372A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61145427A (en
Inventor
Ryuji Takada
Kojiro Ogata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP26637284A priority Critical patent/JPS61145427A/en
Publication of JPS61145427A publication Critical patent/JPS61145427A/en
Publication of JPH0450970B2 publication Critical patent/JPH0450970B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は荷重を高精度に検出することができる
荷重検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a load detection device that can detect loads with high accuracy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

機械を構成する各機械部品が受ける荷重を検出
することは、当該機械の望ましい制御を実現させ
る上で重要である。
Detecting the load applied to each mechanical component constituting a machine is important in achieving desired control of the machine.

従来、このような荷重の検出に際して用いられ
る荷重検出装置として実開昭57−46842号公報、
特開昭50−97376号公報に記載される技術(以下、
「従来技術1、従来技術2」という)がある。
Conventionally, as a load detection device used for detecting such loads, Japanese Utility Model Application No. 57-46842,
The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-97376 (hereinafter referred to as
(referred to as "Prior Art 1 and Prior Art 2").

従来技術1は、力の伝達部材を構成するブラケ
ツト間に作用する力を検出する荷重検出装置とし
てシエアピン型ロードセルを設けたものである。
このシエアピン型ロードセルは、ブラケツト間に
配置され、荷重を受ける柱状体を形成する荷重負
担部と、この荷重負担部の軸心方向に沿つて形成
した穴に挿入される挿入部材とからなつている。
この挿入部材は、両端及び中央位置に荷重負担部
と結合する結合部を有し、これらの結合部と一体
的に該結合部の寸法よりも小さい寸法を有する固
定部を有し、中央位置にある固定部と一方の端部
側にある固定部との間、及び中央位置にある固定
部と他方の端部側にある固定部との間にそれぞれ
1つづつ設けられ、荷重負担部に与えられる荷重
に感応して変形してひずみを拡大する変形感応
部、すなわちセンサ部を有している。センサ部に
はひずみゲージが貼られている。
In prior art 1, a shear pin type load cell is provided as a load detection device for detecting the force acting between brackets constituting a force transmission member.
This shear pin type load cell consists of a load-bearing part that is placed between brackets and forms a columnar body that receives a load, and an insertion member that is inserted into a hole formed along the axial direction of this load-bearing part. .
This insertion member has a connecting part that connects with the load-bearing part at both ends and a central position, has a fixing part integrally with these connecting parts and has a dimension smaller than the dimension of the connecting part, and has a fixing part at the central position. One each is provided between a certain fixed part and a fixed part on one end side, and one each between a fixed part in the center position and a fixed part on the other end side, and the load-bearing part is It has a deformation sensitive part, that is, a sensor part, which deforms in response to the applied load and expands the strain. A strain gauge is attached to the sensor section.

この従来技術1にあつては、荷重負担部の中央
位置にある結合部部分に荷重が負荷されると、両
端に位置する結合部の間の部分全体が一様にたわ
む。このときのたわみは、曲げによるたわみと、
せん断力によるたわみとの複合されたものであ
る。このたわみはセンサ部において拡大され、ひ
ずみゲージによつて検出され信号として出力され
る。その信号値と、たわみの関係式とに基づいて
負荷された荷重を求めるようになつている。
In this prior art 1, when a load is applied to the joint portion located at the center of the load-bearing portion, the entire portion between the joint portions located at both ends deflects uniformly. The deflection at this time is the deflection due to bending,
This is a combination of deflection due to shear force. This deflection is magnified in the sensor section, detected by the strain gauge, and output as a signal. The applied load is calculated based on the signal value and the relational expression of deflection.

また、従来技術2は、力の伝達部材を構成する
一対のボスと、これらのボスの間に配置される別
のボスとを連結する柱状体、すなわち測定用ピン
の両端部に、かつその軸心方向に2つの穴を形成
し、これらの穴のそれぞれに挿入部材、すなわち
荷重変換体を設けたものである。これらの荷重変
換体全体がボルト形状に形成され、その軸心方向
に沿つて貫通する穴を有し、測定用ピンに結合す
る結合部間に荷重に感応して変形する変形感応
部、すなわち環状溝を有しており、環状溝に対応
する内周面にはひずみゲージが貼られている。
Furthermore, in Prior Art 2, a columnar body connecting a pair of bosses constituting a force transmission member and another boss arranged between these bosses, that is, a measuring pin is attached to both ends of the measuring pin and its axis. Two holes are formed in the center direction, and each of these holes is provided with an insertion member, that is, a load converter. The entire load transducer is formed in the shape of a bolt, has a hole passing through it along its axial direction, and has a deformation-sensitive part that deforms in response to the load, that is, an annular part, between the connecting part that connects to the measuring pin. It has a groove, and a strain gauge is attached to the inner peripheral surface corresponding to the annular groove.

この従来技術2にあつては、荷重変換体がひず
み拡大機能は持たないものの、上記した従来技術
1と同様に、測定用ピンにかかる荷重に応じて荷
重変換体が一様に曲げ変形し、曲げによるたわみ
に相応する信号がひずみゲージから出力され、そ
の信号に応じて測定用ピンにかかる荷重が求めら
れるようになつている。
In this prior art 2, although the load converter does not have a strain magnification function, the load converter uniformly bends and deforms in accordance with the load applied to the measurement pin, similar to the above-mentioned prior art 1. A signal corresponding to the deflection due to bending is output from the strain gauge, and the load applied to the measurement pin is determined according to that signal.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、上記した従来技術1、2のいずれも
曲げ変形によるひずみが含まれるひずみに基づい
て荷重を求めるようにしてある。一般に曲げ変形
によるひずみの大きさは、荷重の作用点の位置が
異なると曲げ変形の形態が変化することに伴つて
異なる大きさとなることから、上記した従来技術
1、2では荷重の作用点が変化するような力の伝
達部材における荷重の検出には適していない。例
えば、従来技術1において、荷重の作用点が中央
位置からずれた位置にあつたとすると、荷重の作
用点が中央位置にあつたときの曲げ変形によるひ
ずみと異なつた大きさの曲げひずみ成分がひずみ
ゲージで検出され、したがつて、荷重の作用点が
中央位置にあるときの当該荷重の値と異なる荷重
の値が求められてしまう。このことは従来技術2
にあつても同様である。
By the way, in both of the above-mentioned prior arts 1 and 2, the load is determined based on strain including strain due to bending deformation. In general, the magnitude of strain due to bending deformation varies depending on the location of the point of application of the load, as the form of bending deformation changes. It is not suitable for detecting a load on a force transmitting member that changes. For example, in Prior Art 1, if the point of application of the load is at a position shifted from the center position, the bending strain component of a magnitude different from the strain due to bending deformation when the point of application of the load is at the center position is the strain. The load value is detected by the gauge and is therefore different from the load value when the load application point is at the center position. This is related to conventional technology 2.
The same applies to

このように、上記した従来技術1、2に示され
るものは、荷重の作用点、すなわち荷重のかかる
位置が変動し得る力の伝達部材における荷重の検
出にあつては、検出値の誤差が大きく、荷重検出
精度が低下する問題がある。
As described above, in the conventional techniques 1 and 2 described above, when detecting a load in a force transmission member where the point of application of the load, that is, the position at which the load is applied, can fluctuate, the error in the detected value is large. , there is a problem that the load detection accuracy decreases.

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、荷重の作用点
の変動の影響を受けることなく当該荷重の値を求
めることができる荷重検出装置を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation in the prior art, and its purpose is to provide a load detection device that can determine the value of the load without being affected by changes in the point of application of the load. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的を達成するために、本発明は、力の伝
達部材間に配置され、荷重を受ける柱状体と、こ
の柱状体の曲げ変形に対する中立軸に形成した穴
と、この穴に挿入され、両端に上記柱状体と結合
する結合部を有し、これらの結合部に連設して該
結合部の寸法よりも小さい寸法を有する固定部を
有し、これらの固定部の間に設けられ上記柱状体
に与えられる荷重に感応して変形してひずみを拡
大し、その中心軸が上記中立軸にほぼ一致し、少
なくとも2つの互いに直交する平面を具備する変
形感応部を有する挿入部材と、この挿入部材の上
記変形感応部の変形量を信号に変換し、上記変形
感応部の上記2つの互いに直交する平面のうちの
少なくとも1つの平面に生じるせん断変形による
ひずみ成分のみを取出す信号変換手段とを備え、
上記力の伝達部材の互いに対向する端面によつて
形成される領域内に上記結合部の互いに対向する
端面のそれぞれが位置するように、上記挿入部材
を配置した構成にしてある。
To achieve this objective, the present invention provides a columnar body disposed between force transmission members to receive a load, a hole formed at a neutral axis for bending deformation of this columnar body, and a columnar body inserted into the hole and provided at both ends. has a connecting portion that connects with the columnar body, a fixing portion that is connected to these bonding portions and has a dimension smaller than that of the bonding portion, and a fixing portion provided between these fixing portions that connects the columnar body with the columnar body. An insertion member having a deformation sensitive portion that deforms and expands strain in response to a load applied to a body, whose central axis substantially coincides with the neutral axis, and has at least two mutually orthogonal planes; signal converting means for converting the amount of deformation of the deformation sensitive part of the member into a signal and extracting only a strain component due to shear deformation occurring in at least one of the two mutually orthogonal planes of the deformation sensitive part; ,
The insertion member is arranged such that each of the mutually opposing end surfaces of the coupling portion is located within a region formed by the mutually opposing end surfaces of the force transmitting member.

〔作用〕[Effect]

本発明は、上記のように変形感応部の中心軸を
柱状体の曲げ変形に対する中立軸に一致するよう
に構成にしてあることから、曲げ変形に伴つて生
じる変形感応部のひずみが基本的に微小であり、
しかも固定部及び変形感応部が力の伝達部材の端
面間に位置し、これらの固定部及び変形感応部が
柱状体に接触せず、直接的な力を受けない構成に
してあるので、荷重の作用点の位置の変動にかか
わらず安定した比較的大きなひずみ拡大率が得ら
れ、さらに、信号変換手段によつて変形感応部の
2つの互いに直交する平面のうちの少なくとも1
つの平面に生じるせん断変形によるひずみ成分の
みが取り出され、このせん断変形によるひずみ成
分に応じて荷重を求めることができる構成にして
あることから、曲げ変形によるひずみ成分を荷重
を求める演算に関与させないようにすることがで
き、したがつて、荷重の作用点の位置が変動して
曲げ変形によるひずみの大きさが変化してもその
影響を受けることなく当該荷重の値を求めること
ができる。
As described above, the present invention is configured such that the central axis of the deformation sensitive part coincides with the neutral axis with respect to the bending deformation of the columnar body, so that the strain in the deformation sensitive part caused by bending deformation is basically It is minute,
Moreover, the fixed part and the deformation sensitive part are located between the end faces of the force transmission member, and the fixed part and the deformation sensitive part do not contact the columnar body and do not receive direct force. A stable and relatively large strain magnification factor is obtained regardless of variations in the position of the point of application, and furthermore, the signal converting means allows at least one of the two mutually orthogonal planes of the deformation sensitive section to be
Only the strain component due to shear deformation that occurs on two planes is extracted, and the load can be calculated according to the strain component due to this shear deformation, so that the strain component due to bending deformation is not involved in the calculation to calculate the load. Therefore, even if the position of the point of application of the load changes and the magnitude of strain due to bending deformation changes, the value of the load can be determined without being affected by the change.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の荷重検出装置を図に基づいて説
明する。
Hereinafter, the load detection device of the present invention will be explained based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す断面部分を含
む側面図、第2図aはこの実施例に備えられる挿
入部材を示す斜視図、第2図bはこの挿入部材の
変形感応部を示す断面図、第3図は第1図に示す
荷重検出装置において生じる変形の態様を例示す
る説明図、第4図はこの実施例に備えられるひず
みゲージの結線図である。
FIG. 1 is a side view including a cross section showing an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 3 is an explanatory view illustrating the mode of deformation occurring in the load detection device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a wiring diagram of a strain gauge provided in this embodiment.

第1図において、1,2は力の伝達部材すなわ
ち機械構成部材、3はこれらの機械構成部材1,
2を連結するピンを兼ねる本発明の荷重検出装置
である。この荷重検出装置3は例えば円柱状の柱
状体4と、この柱状体4の曲げ変形に対する中立
軸に形成した2つの断面円形の穴5,6と、これ
らの穴5,6に挿入され、例えば金属よりなる挿
入部材7,8とを備えている。なお、挿入部材7
は機械構成部材1と機械構成部材2の一方の腕部
との間に、すなわち1つの力の伝達経路中に配置
してあり、また挿入部材8は機械構成部材1と機
械構成部材2の他方の腕部との間に、すなわち上
記の力の伝達経路とは別の力の伝達経路中に配置
してある。挿入部材7は第2図にも示すように、
両端に柱状体4と結合する結合部すなわち穴5と
ほぼ同径の円柱状の結合部9,10を備え、これ
らの結合部9,10に連設して該結合部9,10
の径寸法よりも小さい寸法を有する固定部9a,
10aを備え、中央に柱状体4に与えられる荷重
に感応して変形し、ひずみを拡大する薄板状の変
形感応部11a,11b,11c,11dを備え
ている。同様に挿入部材8も、結合部12,13
と固定部12a,13aと変形感応部14a,1
4b,14c,14dを有している。なお、第3
図に例示するように、距離Lで示す挿入部材7の
結合部9,10のそれぞれの内側端面間の領域
が、距離L′で示す機械構成部材1の端面と、この
端面と相対向する機械構成部材2の腕の端面との
間の領域内に含まれるように、この挿入部材7の
結合部9,10、固定部9a,10a、変形感応
部11a,11b,11c,11dの長さ寸法、
及び穴5の長さ寸法を設定してある。上記した変
形感応部11a〜11d、14a〜14dは、そ
れぞれの対称軸を曲げ変形に対する中立軸にほぼ
一致させてあり、その長さ寸法、すなわち固定部
間の距離に応じた大きさにひずみを拡大する。な
お、挿入部材7,8の結合部9,10,12,1
3は、焼ばめ、溶接、テーパねじによる締付け、
接着剤による固着等の手段によつて柱状体4に結
合される。
In FIG. 1, 1 and 2 are force transmission members, that is, mechanical components, and 3 is these mechanical components 1,
This is a load detection device of the present invention which also serves as a pin connecting two. This load detection device 3 is inserted into, for example, a cylindrical columnar body 4, two holes 5 and 6 having a circular cross section formed at a neutral axis with respect to bending deformation of this columnar body 4, and these holes 5 and 6, for example. Insert members 7 and 8 made of metal are provided. In addition, the insertion member 7
is arranged between one arm of the machine component 1 and the machine component 2, that is, in one force transmission path, and the insert member 8 is arranged between the other arm of the machine component 1 and the machine component 2. , i.e., in a force transmission path different from the above-mentioned force transmission path. As shown in FIG. 2, the insert member 7 is
Coupling parts 9, 10 are provided at both ends to be coupled to the columnar body 4, that is, cylindrical coupling parts 9, 10 having approximately the same diameter as the hole 5.
A fixed part 9a having a diameter smaller than the diameter of
10a, and has thin plate-like deformation sensitive parts 11a, 11b, 11c, and 11d in the center that deform in response to the load applied to the columnar body 4 and magnify the strain. Similarly, the insertion member 8 also has coupling portions 12 and 13.
, fixed parts 12a, 13a, and deformation sensitive parts 14a, 1
4b, 14c, and 14d. In addition, the third
As illustrated in the figure, the area between the inner end faces of the coupling parts 9 and 10 of the insertion member 7 indicated by a distance L is between the end face of the machine component 1 indicated by a distance L' and the machine opposite to this end face. The length dimensions of the coupling parts 9, 10, fixing parts 9a, 10a, deformation sensitive parts 11a, 11b, 11c, 11d of this insertion member 7 are included in the area between the end face of the arm of the component member 2. ,
and the length dimension of the hole 5 are set. The deformation sensitive parts 11a to 11d and 14a to 14d described above have their symmetry axes almost aligned with the neutral axis for bending deformation, and are strained to a size that corresponds to their length, that is, the distance between the fixed parts. Expanding. In addition, the connecting parts 9, 10, 12, 1 of the insertion members 7, 8
3. Shrink fitting, welding, tightening with tapered screws,
It is coupled to the columnar body 4 by means such as fixing with adhesive.

また、15,16,17,18は上述した変形
感応部11a,11cの変形量を信号に変換する
信号変換手段例えばひずみゲージである。このう
ちひずみゲージ15,16は変形感応部11a,
11c上で互いに直交し、かつ柱状体4の軸心方
向とほぼ45゜の角度で、かつ柱状体4の軸心に対
して図示上下方向に対称となる位置に貼付けてあ
る。なお、ひずみゲージ17,18は第2図bに
示すように、変形感応部11a,11cの裏面に
貼付けてある。すなわち、ひずみゲージ15と1
6、およびひずみゲージ17と18とは、柱状体
4の曲げ変形に対する中立軸に関して対称な位置
に配置してある。またひずみゲージ17はひずみ
ゲージ16と直交する向きに、ひずみゲージ18
はひずみゲージ15と直交する向きに貼付けてあ
る。同様に、19,20,21,22は変形感応
部11b,11dに貼付けたひずみゲージであ
る。また、15′,16′,17′,18′は変形感
応部14a,14cに同様に貼付けたひずみゲー
ジ、19′,20′,21′,22′は変形感応部1
4b,14d、に同様に貼付けたひずみゲージで
ある。また、以上のひずみゲージ15〜18,1
9〜22、15′〜18′,19′〜22′はすべて
変形感応部11a〜11d、14a〜14dの長
さ方向(柱状体4の軸心方向)の中央部に貼付け
てある。
Further, 15, 16, 17, and 18 are signal converting means, such as strain gauges, for converting the amount of deformation of the deformation sensitive parts 11a and 11c described above into signals. Among these, the strain gauges 15 and 16 are the deformation sensitive parts 11a,
11c, they are attached at positions that are perpendicular to each other, at an angle of approximately 45° to the axis of the columnar body 4, and symmetrical to the axis of the columnar body 4 in the vertical direction in the drawing. Note that the strain gauges 17 and 18 are attached to the back surfaces of the deformation sensitive parts 11a and 11c, as shown in FIG. 2b. That is, strain gauges 15 and 1
6 and strain gauges 17 and 18 are arranged at symmetrical positions with respect to the neutral axis for bending deformation of the columnar body 4. In addition, the strain gauge 17 is connected to the strain gauge 18 in a direction perpendicular to the strain gauge 16.
is attached in a direction perpendicular to the strain gauge 15. Similarly, 19, 20, 21, and 22 are strain gauges attached to the deformation sensitive parts 11b and 11d. Further, 15', 16', 17', and 18' are strain gauges similarly attached to the deformation sensitive parts 14a and 14c, and 19', 20', 21', and 22' are the strain gauges attached to the deformation sensitive parts 14a and 14c.
4b and 14d are strain gauges attached in the same manner. In addition, the above strain gauges 15 to 18,1
9 to 22, 15' to 18', and 19' to 22' are all attached to the central portions of the deformation sensitive parts 11a to 11d, 14a to 14d in the longitudinal direction (in the axial direction of the columnar body 4).

なお、これらのひずみゲージ15〜18,1
5′〜18′およびひずみゲージ19〜22,1
9′〜22′は、第4図に例示するブリツジを構成
している。同第4図においてeiは入力電圧、e1
ひずみゲージ15〜18による出力電圧、e′1
ひずみゲージ15′〜18′による出力電圧、e2
ひずみゲージ19〜22による出力電圧、e′2
ひずみゲージ19〜22′による出力電圧を示し
ている。23,24はそれぞれひずみゲージ15
〜18,15′〜18′、あるいはひずみゲージ1
9〜22,19′〜22′に接続されるリード線
で、これらのリード線23,24は挿入部材7,
8の固定部及び結合部9,10,13に形成した
通路25a,25b,26に挿通され、穴5、お
よび穴5と穴6とを連通させた穴50を経て柱状
体4の外部に導かれる。
In addition, these strain gauges 15 to 18, 1
5'-18' and strain gauges 19-22,1
9' to 22' constitute a bridge illustrated in FIG. In FIG. 4, e i is the input voltage, e 1 is the output voltage from strain gauges 15 to 18, e' 1 is the output voltage from strain gauges 15' to 18', e 2 is the output voltage from strain gauges 19 to 22, e'2 indicates the output voltage from the strain gauges 19-22'. 23 and 24 are strain gauges 15, respectively.
~18, 15'~18', or strain gauge 1
These lead wires 23 and 24 are connected to the insertion members 7 and 9 to 22, and 19' to 22', respectively.
It is inserted into the passages 25a, 25b, and 26 formed in the fixing parts and coupling parts 9, 10, and 13 of 8, and is led to the outside of the columnar body 4 through the hole 5 and the hole 50 that communicates the hole 5 and the hole 6. It will be destroyed.

51,52は柱状体4の両端を閉鎖するカバー
である。またカバー51の内部にはリード線2
3,24が挿通可能な穴53が形成されている。
54はリード線23,24が接続されるコネクタ
で、カバー51に支持されている。すなわちカバ
ー51はコネクタ54を支持する支持部材を兼ね
ている。55,56はそれぞれカバー51,52
を柱状体4に締結するボルトである。57,5
8,59は荷重検出装置3の内部を密封するOリ
ングである。
51 and 52 are covers that close both ends of the columnar body 4. Also, the lead wire 2 is inside the cover 51.
A hole 53 through which the parts 3 and 24 can be inserted is formed.
54 is a connector to which the lead wires 23 and 24 are connected, and is supported by the cover 51. That is, the cover 51 also serves as a support member that supports the connector 54. 55 and 56 are covers 51 and 52, respectively.
This bolt is used to fasten the columnar body 4 to the columnar body 4. 57,5
Reference numerals 8 and 59 are O-rings that seal the inside of the load detection device 3.

なお第5図は第1図に示す荷重検出装置3に接
続される装置の一例を示すブロツク図である。同
第5図において、27は演算装置で、例えばマイ
クロコンピユータからなつており、ひずみゲージ
15〜18,15′〜18′、19〜22、19′
〜22′の出力電圧e1,e′1,e2,e′2が入力される
入力装置28と、ひずみゲージの出力電圧e1
e′1,e2,e′2と力の大きさとの相関関係が記憶さ
れる記憶装置29と、入力装置28に入力された
信号に応じて論理判断、演算等をおこなうCPU
(中央処理装置)30と、このCPU30において
得られた結果を出力する出力装置31とからなつ
ている。また32は出力装置31に接続したデイ
スプレイ等からなる表示装置である。これらの演
算装置27および表示装置32は、荷重検出装置
3によつて出力された信号を処理する信号処理手
段を構成している。なお一般には、この種の信号
処理手段は第5図に示すものに限らず、種々の形
態をとり得る。
Incidentally, FIG. 5 is a block diagram showing an example of a device connected to the load detection device 3 shown in FIG. 1. In FIG. 5, reference numeral 27 denotes an arithmetic unit, such as a microcomputer, which includes strain gauges 15 to 18, 15' to 18', 19 to 22, and 19'.
~22' output voltages e 1 , e' 1 , e 2 , e' 2 are input, and the strain gauge output voltages e 1 ,
A storage device 29 that stores the correlation between e′ 1 , e 2 , e′ 2 and the magnitude of force, and a CPU that performs logical judgments, calculations, etc. according to the signals input to the input device 28.
It consists of a (central processing unit) 30 and an output device 31 that outputs the results obtained by the CPU 30. Further, 32 is a display device connected to the output device 31 and consisting of a display or the like. These arithmetic device 27 and display device 32 constitute a signal processing means for processing the signal output by the load detection device 3. In general, this type of signal processing means is not limited to that shown in FIG. 5, and may take various forms.

上述のように構成した実施例にあつて、仮に第
1図に示すように、機械構成部材1に未知の力
W3、機械構成部材2に未知の力W1,W2がそれ
ぞれ同第1図の図示面内に作用したとする(W3
=W1+W2)。このとき、例えば第3図に例示す
る側の場合、力W1による柱状体4の変形が、結
合部9,10を介して当該挿入部材7に伝えられ
るので、この挿入部材7には柱状体4の全変形量
のうち、距離Lの範囲における変形量δを生じ
る。この柱状体4の変形、したがつて距離Lの範
囲における挿入部材7の変形量δには、第6図a
に示すせん断力による変形と、第6図bに示す曲
げモーメントによる変形を生じる。
In the embodiment configured as described above, suppose an unknown force is applied to the mechanical component 1 as shown in FIG.
Suppose that unknown forces W 1 and W 2 act on W 3 and mechanical component 2, respectively, within the drawing plane of FIG. 1 (W 3
= W 1 + W 2 ). At this time, for example, in the case of the side illustrated in FIG . 4, a deformation amount δ within the range of distance L is generated. This deformation of the columnar body 4, and hence the deformation amount δ of the insertion member 7 within the range of distance L, is shown in FIG.
Deformation due to the shear force shown in FIG. 6 and deformation due to the bending moment shown in FIG. 6b occur.

この場合、柱状体4では距離Lの間の変形量δ
が変形感応部11a,11c,14a,14cで
はその長さ寸法dの間に生じる。すなわち第3図
に示すように、例えば挿入部材7の結合部9,1
0の径寸法に比べて固定部9a,10aの寸法を
小さく設定してあることから、固定部9a,10
aは穴5の壁面から離れた状態に保たれ、したが
つて該穴5の壁面から力を受けることによる変形
を生じることがなく、変形感応部11a,11c
のみが良好に変形する。このとき、(L/d)倍
のひずみ拡大率が得られ、しかも力W1が固定部
a,10a、および変形感応部11a,11c,
14a,14cに直接作用しないので、力W1
作用点の変動にかかわらず拡大率の変化を生じる
ことがなく、安定したひずみ拡大率が得られる。
なお挿入部材8においても同様である。
In this case, in the columnar body 4, the amount of deformation δ during the distance L
occurs between the length dimension d in the deformation sensitive parts 11a, 11c, 14a, and 14c. That is, as shown in FIG.
Since the dimensions of the fixing parts 9a, 10a are set smaller than the diameter dimension of the fixing parts 9a, 10.
a is kept away from the wall surface of the hole 5, so that deformation due to receiving force from the wall surface of the hole 5 does not occur, and the deformation sensitive parts 11a, 11c
Only the parts are well deformed. At this time, a strain magnification rate of (L/d) times is obtained, and the force W 1 is applied to the fixed parts a, 10a, the deformation sensitive parts 11a, 11c,
Since it does not act directly on 14a and 14c, the expansion ratio does not change regardless of fluctuations in the point of application of the force W1 , and a stable strain expansion ratio can be obtained.
Note that the same applies to the insertion member 8.

そして、せん断力による変形に際しては同第6
図aに示すように、ひずみゲージ15,15′,
17,17′が伸び、ひずみゲージ16,16′、
18,18′が縮む。そして、これらのひずみゲ
ージ15〜18,15′〜18′は第4図に示すよ
うにブリツジを構成してあることから、せん断力
すなわち力W1,W2に応じたe1,e′1が出力され
る。このとき、第3図に示すように変形感応部1
1b,11dもたわみ変形をおこしており、変形
量はやはりδである。しかしながら、変形感応部
11b,11dは変形感応部11a,11cに比
べて、この方向の変形に対してははるかに剛性が
低い。そのため同じ変形量δに対しては、変形感
応部11b,11dは変形感応部11a,11c
よりもはるかに小さなひずみしか生じない。ま
た、ひずみゲージ19〜22を変形感応部11
b,11dの長さ方向(柱状体4の軸心方向)の
中央に貼つておけば、たわみ変形によるひずみ0
となつているので、ひずみゲージ19〜22には
ひずみがほとんど生じないことになる。全く同様
のことが、変形感応部14b,14dに貼付けた
ひずみゲージ19′〜22′についても言える。結
局、第1図の力W1,W2に対しては、力の方向と
平行な変形感応部11a,11c,14a,14
c上のひずみゲージ15〜18、15′〜18′の
出力電圧e1,e1のみが出力され、力の方向と垂直
な変形感応部11b,11d,14b,14d上
のひずみゲージ19〜22、19′〜22′の出力
電圧e2,e′2はほとんど出力されないことになる。
In the case of deformation due to shear force, the same
As shown in Figure a, strain gauges 15, 15',
17, 17' are stretched, strain gauges 16, 16',
18, 18' shrink. Since these strain gauges 15 to 18 and 15 ' to 18 ' constitute a bridge as shown in FIG . is output. At this time, as shown in FIG.
1b and 11d are also subjected to deflection deformation, and the amount of deformation is also δ. However, the deformation sensitive parts 11b and 11d have much lower rigidity with respect to deformation in this direction than the deformation sensitive parts 11a and 11c. Therefore, for the same amount of deformation δ, the deformation sensitive parts 11b and 11d are the same as the deformation sensitive parts 11a and 11c.
This produces much smaller distortions. In addition, the strain gauges 19 to 22 are connected to the deformation sensitive section 11.
If it is pasted at the center of the length direction (axis direction of the columnar body 4) of b and 11d, there will be no strain due to deflection deformation.
Therefore, almost no strain occurs in the strain gauges 19 to 22. The same thing can be said about the strain gauges 19' to 22' attached to the deformation sensitive parts 14b and 14d. After all, for the forces W 1 and W 2 in FIG. 1, the deformation sensitive parts 11a, 11c, 14a, and
Only the output voltages e 1 and e 1 of the strain gauges 15 to 18, 15' to 18' on c are output, and the strain gauges 19 to 22 on the deformation sensitive parts 11b, 11d, 14b, 14d perpendicular to the direction of force are output. , 19' to 22', the output voltages e 2 and e' 2 are hardly output.

また、第1図の図示面と垂直な方向の力に対し
ては、以上の説明と全く同じ理由で、ひずみゲー
ジ19〜22,19′〜22′の出力電圧(e2
e′2)のみが出力され、ひずみゲージ15〜18,
15′〜18′の出力電圧e1,e′1はほとんど出力
されない。
Furthermore, for the force in the direction perpendicular to the drawing plane of FIG. 1, the output voltages (e 2 ,
e′ 2 ) is output, and strain gauges 15 to 18,
The output voltages e 1 and e' 1 of 15' to 18' are hardly output.

このように構成した実施例にあつては、柱状体
4の軸心方向に直交する面内に作用する任意の方
向の力を検出することができる。
In the embodiment configured in this manner, it is possible to detect a force acting in any direction within a plane orthogonal to the axial direction of the columnar body 4.

すなわち、第7図に示すように柱状体4の軸心
から離れた点Pに仮に未知の力Wが作用したとす
ると、このWはx方向の分力Wxとy方向の分力
Wyとに分けられる。そして、分力Wxは挿入部
材7の変形感応部11b,11dの両側面を変形
させ、その変形量がひずみゲージ19〜22によ
つて信号に変換される。また分力Wyは挿入部材
7の変形感応部11a,11cの上下面を変形さ
せ、その変形量がひずみゲージ15〜18によつ
て信号に変換される。上述の信号から所定の信号
処理手段を介して、Wx,Wyが独立して求めら
れる。また得られた分力Wx,Wyを合成するこ
とにより、力W(=√22)と、この力W
の作用する方向、例えば、x軸に対する角度θ
(=tan-1Wy/Wx)を求めることができる。
In other words, if an unknown force W acts on a point P away from the axis of the columnar body 4 as shown in FIG. 7, this W is a component force Wx in the x direction and a component force in the y direction
It is divided into Wy and. The component force Wx deforms both side surfaces of the deformation sensitive parts 11b and 11d of the insertion member 7, and the amount of deformation is converted into a signal by the strain gauges 19-22. Further, the component force Wy deforms the upper and lower surfaces of the deformation sensitive parts 11a and 11c of the insertion member 7, and the amount of deformation is converted into a signal by the strain gauges 15-18. Wx and Wy are independently determined from the above-mentioned signals via a predetermined signal processing means. Also, by composing the obtained component forces Wx and Wy, the force W (=√ 2 + 2 ) and this force W
direction of action, for example, the angle θ with respect to the x-axis
(=tan -1 Wy/Wx) can be found.

また、以上のように柱状体4が力を受けたと
き、変形感応部の表面上には一様なせん断ひずみ
を生じる。そのためゲージの貼付け位置による出
力の差はない。ただしゲージの向きが45゜からず
れると出力が変化するが、そのときでもずれた角
度のコサインで出力するので、数度のずれであれ
ば極めて微小な出力変動しか生じない。このよう
にゲージの貼付け位置の誤差による出力変化がほ
とんど生じないため、左右の検出部やx,y方向
や、多数の検出器の定格出力をそろえることが容
易にできる。また、変形感応部11a〜11d,
14a〜14dの表面上に一様なせん断ひずみを
生じるため、ゲージ長の長いひずみゲージでも使
用することができ、使用するひずみゲージの大き
さにほとんど制約されない。
Further, when the columnar body 4 receives a force as described above, a uniform shear strain is generated on the surface of the deformation sensitive portion. Therefore, there is no difference in output depending on where the gauge is attached. However, if the orientation of the gauge deviates from 45 degrees, the output will change, but even in that case, the output will be the cosine of the deviated angle, so a deviation of a few degrees will only result in extremely small output fluctuations. In this way, almost no output changes occur due to errors in the gage attachment position, so it is easy to make the rated outputs of the left and right detectors, the x and y directions, and the rated outputs of a large number of detectors the same. In addition, the deformation sensitive parts 11a to 11d,
Since a uniform shear strain is generated on the surfaces of 14a to 14d, even a strain gauge with a long gauge length can be used, and there are almost no restrictions on the size of the strain gauge used.

なお、変形感応部11a〜11d,14a〜1
4dを曲げ変形の中立軸に沿つて配置してあるこ
とから、曲げモーメントによる変形に伴うひずみ
はきわめて微小である。さらに、第4図に示すよ
うにブリツジを構成してあることから、この曲げ
モーメントによる変形に際しては同第6図bに示
すように、ひずみゲージ15,15′,18,1
8′が伸び、ひずみゲージ16,16′,17,1
7′が縮み、したがつて伸びと縮みがキヤンセル
され、結局、曲げモーメントによる変形に伴う信
号が出力されることはない。換言すれば、曲げモ
ーメントによる変形には何らかかわりなく、すな
わちW1,W2のかかる場所である作用点の位置の
変動に何ら影響されることなく、柱状体4の軸心
と直交する平面内の任意の方向のせん断ひずみ成
分のみを検出することができ、このせん断ひずみ
成分に基づいて演算することにより力W1、W2
求めることができる。このように本実施例では、
荷重すなわち力W1,W2のかかる位置が変動して
も検出誤差の小さい安定した検出値を得ることが
でき、力W1,W2を高精度に検出することができ
る。また変形感応部11a〜11d,14a〜1
4dは薄板状に形成してあることから両端の結合
部9,10に比べて剛性が小さくなり、荷重伝達
部全体の変形が、変形感応部11a〜11d,1
4a〜14dに集中し、ひずみが大となり、十分
な検出感度を確保することができる。
In addition, the deformation sensitive parts 11a to 11d, 14a to 1
4d is arranged along the neutral axis of bending deformation, the strain caused by the deformation due to the bending moment is extremely small. Furthermore, since the bridge is configured as shown in FIG. 4, when deforming due to this bending moment, the strain gauges 15, 15', 18, 1 are strained as shown in FIG.
8' is stretched, strain gauges 16, 16', 17, 1
7' is compressed, and therefore the elongation and contraction are canceled, and in the end, no signal is output due to deformation due to the bending moment. In other words, regardless of the deformation caused by the bending moment, that is, without being affected by any variation in the position of the point of action where W 1 and W 2 are applied, within the plane perpendicular to the axis of the columnar body 4. Only the shear strain component in any direction can be detected, and the forces W 1 and W 2 can be determined by calculating based on this shear strain component. In this way, in this example,
Even if the load, that is, the position where the forces W 1 and W 2 are applied, changes, stable detection values with small detection errors can be obtained, and the forces W 1 and W 2 can be detected with high precision. Also, the deformation sensitive parts 11a to 11d, 14a to 1
Since 4d is formed into a thin plate shape, its rigidity is smaller than that of the joint parts 9 and 10 at both ends, and the deformation of the entire load transmission part is reduced by the deformation sensitive parts 11a to 11d, 1.
4a to 14d, the distortion becomes large, and sufficient detection sensitivity can be ensured.

なお、ひずみゲージ15〜18,15′〜1
8′,19〜22,19′〜22′かから出力され
た出力電圧e1,e′1,e2,e′2は例えば前述の第5
図に示す装置において処理され、出力電圧e1
e′1に相応する力W1、出力電圧e2,e′2に相応する
力W2が求められ、また必要ならばCPU30にお
けるW1+W2=W3の演算によつて得られる力W3
が求められ、これらのW1,W2、あるいはW3
演算装置27の出力装置31から表示装置32に
出力され、この表示装置32において表示され
る。
In addition, strain gauges 15-18, 15'-1
The output voltages e 1 , e' 1 , e 2 , e' 2 outputted from the 8', 19-22, 19'- 22 ' are, for example,
Processed in the device shown in the figure, the output voltage e 1 ,
The force W 1 corresponding to e' 1 and the force W 2 corresponding to the output voltages e 2 and e' 2 are determined, and if necessary, the force W obtained by calculating W 1 + W 2 = W 3 in the CPU 30 is obtained. 3
are determined, and these W 1 , W 2 , or W 3 are output from the output device 31 of the arithmetic unit 27 to the display device 32 and displayed on the display device 32 .

また上記実施例にあつては、挿入部材7,8が
挿入される穴5,6を柱状体4の曲げ変形に対す
る中立軸に形成してあることから、この穴5,6
による柱状体4の強度の低下をほとんど無視しう
る程小さく抑えることができる。すなわち、柱状
体4が力を受けたとき、当該柱状体4に生じる最
大応力は通常曲げ応力で現われることから、柱状
体4の強度はこの曲げ応力で評価するのが妥当で
あり、この曲げ応力は一般に柱状体4の直径の3
乗に対応して大きくなる。したがつて、柱状体4
の外径寸法つまり直径が十分に確保されているこ
の実施例にあつては、その曲げ変形に対する中立
軸に穴5,6が形成されていても、十分な強度を
確保することができる。
Further, in the above embodiment, since the holes 5 and 6 into which the insertion members 7 and 8 are inserted are formed at the neutral axis with respect to the bending deformation of the columnar body 4, the holes 5 and 6 are
The decrease in the strength of the columnar body 4 caused by this can be suppressed to an almost negligible level. In other words, when the columnar body 4 receives a force, the maximum stress generated in the columnar body 4 is usually expressed as bending stress, so it is appropriate to evaluate the strength of the columnar body 4 by this bending stress, and this bending stress is generally 3 of the diameter of the columnar body 4
It becomes larger corresponding to the power. Therefore, the columnar body 4
In this embodiment, in which the outer diameter dimension, that is, the diameter is sufficiently ensured, sufficient strength can be ensured even if the holes 5 and 6 are formed at the neutral axis with respect to bending deformation.

またこの実施例にあつては、ひずみゲージ15
〜18,15′〜18′,19〜22,19′〜2
2′が挿入部材7,8の結合部9,10あるいは
結合部12,13によつて柱状体4の内部に閉塞
された状態に配置されることから、柱状体4の外
部の異物の当該ひずみゲージ15〜18,15′
〜18′,19〜22,19′〜22′への接触を
完全に防止することができる。
In addition, in this embodiment, the strain gauge 15
~18,15'~18',19~22,19'~2
2' is placed in a closed state inside the columnar body 4 by the coupling parts 9, 10 or the coupling parts 12, 13 of the insertion members 7, 8, so that the distortion of the foreign matter outside the columnar body 4 is prevented. Gauge 15-18, 15'
-18', 19-22, and 19'-22' can be completely prevented from touching.

なお、この実施例にあつては第1図に示すよう
に部材2の図示右方の腕と部材1との間の力の伝
達経路に挿入部材7を設け、部材2の図示左方の
腕と部材1の間の力の伝達経路に挿入部材8を設
け、すなわち挿入部材を伝達経路ごとに設けてあ
るが、これは荷重の作用点の位置が変動すること
を考慮したものであり、荷重の作用点の位置が例
えば柱状体4の中央位置とか、右端から全長の1/
3の位置とかのようにあらかじめ分つている場合
には、上述のように挿入部材を伝達経路ごとに設
けずに、単に1つの伝達経路についてのみ挿入部
材を設けるようにしてもよく、このようにしても
所望の荷重を検出することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an insertion member 7 is provided in the force transmission path between the right arm of the member 2 and the member 1; An insertion member 8 is provided in the force transmission path between the For example, the position of the point of action is at the center of the columnar body 4, or at 1/1 of the total length from the right end
If the position is determined in advance, such as in position 3, the insertion member may be provided only for one transmission route instead of providing the insertion member for each transmission route as described above. The desired load can be detected even if the

第8図aは上記した実施例に備えられる挿入部
材の別の例を示す斜視図、第8図bは第8図aに
示す挿入部材の変形感応部を示す断面図である。
FIG. 8a is a perspective view showing another example of the insertion member provided in the embodiment described above, and FIG. 8b is a sectional view showing the deformation sensitive portion of the insertion member shown in FIG. 8a.

第1図、第2図に示す挿入部材7,8の代りに
この第8図a,bに示す挿入部材33を設けるこ
ともできる。この第8図a,bに示す挿入部材3
3は、柱状体4に結合され結合部34,35を両
端に備え、これらの結合部34,35に連設して
該結合部34,35の径寸法よりも小さい寸法を
有する固定部34a,35aを備え、中央に、こ
れらの固定部34a,35aに連設され互いに直
交するように配置される薄板部36,37とから
なる変形感応部38を備えている。なお、40は
結合部34に形成され、ひずみゲージに接続され
るリード線が挿通可能な通路である。このように
構成した変形感応部38を有する挿入部材33を
備えたものも、x方向、y方向の2方向のせん断
力のみをそれぞれ独立して検出することができ
る。
In place of the insertion members 7 and 8 shown in FIGS. 1 and 2, an insertion member 33 shown in FIGS. 8a and 8b may be provided. Insert member 3 shown in FIGS. 8a and 8b
3 is a fixed part 34a, which is connected to the columnar body 4 and has joint parts 34 and 35 at both ends, and which is connected to these joint parts 34 and 35 and has a diameter smaller than the diameter of the joint parts 34 and 35; 35a, and a deformation sensitive part 38 in the center, which is made up of thin plate parts 36 and 37 that are connected to these fixing parts 34a and 35a and arranged orthogonally to each other. Note that 40 is a passage formed in the joint 34 through which a lead wire connected to the strain gauge can be inserted. The device including the insertion member 33 having the deformation sensitive portion 38 configured in this manner can also independently detect shear forces in two directions, the x direction and the y direction.

第9,10,11,12,13,14図はそれ
ぞれ、上記実施例に備えられる挿入部材のさらに
別の例を示す説明図で、第9図a,第10図a,
第11図a,第12図a、第13図a,第14図
aは正面図、第9図b,第10図b,第11図
b,第12図b,第13図b,第14図bはそれ
ぞれの変形感応部を示す断面図である。
9, 10, 11, 12, 13, and 14 are explanatory diagrams showing further examples of the insertion member provided in the above embodiment, respectively, and FIG. 9a, FIG. 10a,
Figure 11a, Figure 12a, Figure 13a, Figure 14a are front views, Figure 9b, Figure 10b, Figure 11b, Figure 12b, Figure 13b, Figure 14. Figure b is a sectional view showing each deformation sensitive part.

第1図,第2図に示す挿入部材7,8の代りに
これらの第9図a,b〜第14図a,bに示す挿
入部材を設けることもできる。第9図a,bに示
す挿入部材は、直交する薄板部が互いに接続され
る変形感応部60を有しており、第10図a,b
に示す挿入部材は十字状に直交する薄板部が互い
に接続される変形感応部61を有しており、第1
1図a,bに示す挿入部材はつきぬけない角穴6
2を作ることによつて形成されるコの字状の変形
感応部63を有しており、第12図a,bに示す
挿入部材はつきぬけない丸穴64を作ることによ
つて形成されるコの字状の変形感応部65を有し
ており、第13図a,bに示す挿入部材は固定部
66,67よりさらに寸法の小さい柱状の変形感
応部68を有しており、第14図a,bに示す挿
入部材は軸心方向につきぬけない穴69を設ける
ことによつて固定部70と変形感応部71を同時
に形成したものである。これらの挿入部材のうち
特に、第12,13,14図に示す変形感応部は
製作が容易である。
In place of the insert members 7, 8 shown in FIGS. 1 and 2, the insert members shown in FIGS. 9a, b to 14 a, b may be provided. The insertion member shown in FIGS. 9a and 9b has a deformation sensitive part 60 in which orthogonal thin plate parts are connected to each other, and the insertion member shown in FIGS.
The insertion member shown in FIG.
The insertion member shown in Figures 1a and b cannot be inserted into the square hole 6.
The insertion member shown in FIGS. 12a and 12b is formed by making an impenetrable round hole 64. The insertion member shown in FIG. The insertion member shown in Figures a and b has a fixing part 70 and a deformation sensitive part 71 formed at the same time by providing a hole 69 that cannot be penetrated in the axial direction. Among these insertion members, the deformation sensitive parts shown in FIGS. 12, 13, and 14 are particularly easy to manufacture.

なお、上述した実施例にあつては信号変換手段
の一例としてひずみゲージを挙げたが、本発明は
これに限らず、信号変換手段を差動変圧器、磁気
センサ、圧電素子等によつて構成することもでき
る。
Although strain gauges are used as an example of signal conversion means in the above-described embodiments, the present invention is not limited to this. You can also.

また、上記では柱状体4を円柱状に形成してあ
るが本発明はこれに限らず、柱状体4は角柱状を
含む各種の形状をとり得る。
Moreover, although the columnar body 4 is formed in a cylindrical shape in the above example, the present invention is not limited to this, and the columnar body 4 can take various shapes including a prismatic shape.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の荷重検出装置は、以上のようにして構
成してあることから、曲げ変形に伴つて生じる変
形感応部のひずみを基本的に微小にすることがで
きるとともに、荷重の作用点の位置の変動にかか
わらず安定した比較的大きなひずみ拡大率が得ら
れ、また、従来のように曲げ変形によるひずみ成
分を荷重を求める演算に関与させることがなく、
したがつて、荷重の作用点の位置が変動して曲げ
変形によるひずみの大きさが変化してもその影響
を受けることなく柱状体の軸心方向に直交する面
内の少なくとも一方向に働く荷重の値を求めるこ
とができ、それ故、荷重のかかる位置が変動し得
る力の伝達部材における荷重の検出にあたり検出
誤差を小さくすることができ、従来に比べて高い
荷重検出精度が得られる効果がある。
Since the load detection device of the present invention is configured as described above, it is possible to basically minimize the strain in the deformation sensitive part that occurs due to bending deformation, and also to minimize the strain at the point of application of the load. A stable and relatively large strain magnification factor can be obtained regardless of fluctuations, and the strain component due to bending deformation is not involved in the calculation of the load as in the conventional method.
Therefore, even if the position of the load application point changes and the magnitude of strain due to bending deformation changes, the load acts in at least one direction within the plane orthogonal to the axial direction of the columnar body without being affected by it. Therefore, it is possible to reduce the detection error when detecting a load in a force transmitting member where the load position can fluctuate, and it has the effect of obtaining higher load detection accuracy than conventional methods. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の荷重検出装置の一実施例を示
す断面部分を含む側面図、第2図aはこの実施例
に備えられる挿入部材を示す斜視、第2図bは第
2図aに示す挿入部材の変形感応部を示す断面
図、第3図は第1図に示す荷重検出装置において
生じる変形の態様を例示する説明図、第4図はこ
の実施例に備えられるひずみゲージの結線図、第
5図は第1図に示す荷重検出装置に接続される装
置の一例を示すブロツク図、第6図a,bは第1
図に示す荷重検出装置において生じる変形の基本
形態を例示する説明図で、同第6図aは剪断力に
よる変形を示す説明図、第6図bは曲げモーメン
トによる変形を示す説明図、第7図は第1図に示
す荷重検出装置に作用する力を例示する説明図、
第8図aは挿入部材の別の例を示す斜視図、第8
図bは第8図aに示す挿入部材の変形感応部を示
す断面図、第9〜14図はそれぞれ挿入部材のさ
らに別の例を示す説明図で、第9図a、第10図
a、第11図a、第12図a、第13図a,第1
4図aは正面図、第9図b,第10図b,第11
図b,第12図b,第13図b,第14図bはそ
れぞれ変形感応部を示す断面図である。 3……荷重検出装置、4……柱状体、5,6,
50,53……穴、7,8,33……挿入部材、
9,10,12,13,34,35……結合部、
11a〜11d,14a〜14d,38,60,
63,65,68,71……変形感応部、15,
16,17,18,19,20,21,22,1
5′,16′,17′,18′,19′,20′,2
1′,22′……ひずみゲージ(信号変換手段)、
23,24,40……リード線、25a,25
b,26……通路、36,37,41,42,4
3,44,45……薄肉部、51,52……カバ
ー、54……コネクタ、55,56……ボルト、
57,58,59……Oリング。
Fig. 1 is a side view including a cross section showing one embodiment of the load detection device of the present invention, Fig. 2a is a perspective view showing an insertion member provided in this embodiment, and Fig. 2b is the same as Fig. 2a. 3 is an explanatory diagram illustrating the mode of deformation that occurs in the load detection device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a wiring diagram of a strain gauge provided in this embodiment. , FIG. 5 is a block diagram showing an example of a device connected to the load detection device shown in FIG. 1, and FIGS.
FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating the basic form of deformation that occurs in the load detection device shown in FIG. The figure is an explanatory diagram illustrating the force acting on the load detection device shown in Figure 1,
FIG. 8a is a perspective view showing another example of the insertion member;
FIG. 9b is a sectional view showing the deformation sensitive part of the insertion member shown in FIG. 8a, and FIGS. Figure 11a, Figure 12a, Figure 13a, 1st
Figure 4a is a front view, Figures 9b, 10b, 11
FIG. b, FIG. 12 b, FIG. 13 b, and FIG. 14 b are sectional views showing the deformation sensitive portion, respectively. 3... Load detection device, 4... Column body, 5, 6,
50, 53... hole, 7, 8, 33... insertion member,
9, 10, 12, 13, 34, 35... joint part,
11a-11d, 14a-14d, 38, 60,
63, 65, 68, 71...deformation sensitive section, 15,
16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 1
5', 16', 17', 18', 19', 20', 2
1', 22'...Strain gauge (signal conversion means),
23, 24, 40...Lead wire, 25a, 25
b, 26...Aisle, 36, 37, 41, 42, 4
3, 44, 45... Thin wall part, 51, 52... Cover, 54... Connector, 55, 56... Bolt,
57, 58, 59...O-ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 力の伝達部材間に配置され、荷重を受ける柱
状体と、この柱状体の曲げ変形に対する中立軸に
形成した穴と、この穴に挿入され、両端に上記柱
状体と結合する結合部を有し、これらの結合部に
連設して該結合部の寸法よりも小さい寸法を有す
る固定部を有し、これらの固定部の間に設けられ
上記柱状体に与えられる荷重に感応して変形して
ひずみを拡大し、その中心軸が上記中立軸にほぼ
一致し、少なくとも2つの互いに直交する平面を
具備する変形感応部を有する挿入部材と、この挿
入部材の上記変形感応部の変形量を信号に変換
し、上記変形感応部の上記2つの互いに直交する
平面のうちの少なくとも1つの平面に生じるせん
断変形によるひずみ成分のみを取出す信号変換手
段とを備え、上記力の伝達部材の互いに対向する
端面によつて形成される領域内に上記結合部の互
いに対向する端面のそれぞれが位置するように、
上記挿入部材を配置したことを特徴とする荷重検
出装置。 2 変形感応部が固定部よりも小さい寸法からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
荷重検出装置。 3 変形感応部が中立軸にほぼ平行で、かつ互い
に直交する薄肉部からなり、これらの薄肉部のそ
れぞれに信号変換手段を配置したことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の荷重検出装置。 4 信号変換手段がひずみゲージであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の荷重検出装
置。 5 結合部はひずみゲージに接続されるリード線
が挿通可能な通路を有することを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載の荷重検出装置。 6 柱状体はリード線が接続されるコネクタを支
持する支持部材を有することを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の荷重検出装置。
[Claims] 1. A columnar body placed between force transmission members to receive a load, a hole formed at a neutral axis for bending deformation of the columnar body, and a columnar body inserted into the hole and having the above columnar body at both ends. It has joint parts to be joined, and has a fixed part connected to these joint parts and having dimensions smaller than the dimensions of the joint part, and is provided between these fixed parts and applies a load to the columnar body. an insertion member having a deformation sensitive portion that expands strain by deforming in response to the above, a center axis of which substantially coincides with the neutral axis, and having at least two mutually orthogonal planes; a signal converting means for converting the amount of deformation of the part into a signal and extracting only a strain component due to shear deformation occurring in at least one of the two mutually orthogonal planes of the deformation sensitive part, and transmitting the force. such that each of the mutually opposing end surfaces of the coupling portion is located within a region formed by the mutually opposing end surfaces of the member,
A load detection device characterized in that the insertion member described above is arranged. 2. The load detection device according to claim 1, wherein the deformation sensitive part has a smaller size than the fixed part. 3. The load detection according to claim 1, characterized in that the deformation sensitive part is made up of thin parts that are substantially parallel to the neutral axis and orthogonal to each other, and a signal conversion means is arranged in each of these thin parts. Device. 4. The load detection device according to claim 1, wherein the signal conversion means is a strain gauge. 5. The load detection device according to claim 4, wherein the coupling portion has a passage through which a lead wire connected to the strain gauge can be inserted. 6. The load detection device according to claim 5, wherein the columnar body has a support member that supports a connector to which a lead wire is connected.
JP26637284A 1984-12-19 1984-12-19 Load detecting apparatus Granted JPS61145427A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26637284A JPS61145427A (en) 1984-12-19 1984-12-19 Load detecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26637284A JPS61145427A (en) 1984-12-19 1984-12-19 Load detecting apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61145427A JPS61145427A (en) 1986-07-03
JPH0450970B2 true JPH0450970B2 (en) 1992-08-17

Family

ID=17430023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26637284A Granted JPS61145427A (en) 1984-12-19 1984-12-19 Load detecting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61145427A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69230416T2 (en) * 1991-03-19 2000-05-31 Japan Electronics Ind Ltd Device for measuring forces on a wheel
JP5254685B2 (en) * 2008-07-04 2013-08-07 日立建機株式会社 Pin type load cell
JP6335010B2 (en) * 2014-04-25 2018-05-30 日立建機株式会社 Pin type load cell and work machine equipped with the same
DE102015106933A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 Technische Universität Darmstadt Machine element with a sensor device and method for producing a machine element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5097376A (en) * 1973-12-25 1975-08-02
JPS5654327A (en) * 1979-10-11 1981-05-14 Toyo Baldwin:Kk Detecting system of multidirectional component-force common to shearing stress concentration hole

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5097376A (en) * 1973-12-25 1975-08-02
JPS5654327A (en) * 1979-10-11 1981-05-14 Toyo Baldwin:Kk Detecting system of multidirectional component-force common to shearing stress concentration hole

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61145427A (en) 1986-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0154728B1 (en) Load detector
US5490427A (en) Six axis force sensor employing multiple shear strain gages
US3376537A (en) Shear strain load cell
JP4909583B2 (en) Multi-axis load cell
US9395256B2 (en) Low profile multi-axis load cell
JP2549289B2 (en) Maybe force detector
US4522066A (en) Temperature-compensated extensometer
US6898989B2 (en) Load cell
JP2699096B2 (en) measuring device
JP4877665B2 (en) 3-axis force sensor
JPS6095331A (en) Force and moment sensor
JPH0450970B2 (en)
JPH0461289B2 (en)
JP2650058B2 (en) Force detection device
JPH0378637A (en) Detector of multiple component force and force
JP2000227373A (en) Multi-axes force sensor
JPS6315131A (en) Multicomponent force detector and multicomponent force detection apparatus using the same
JPH1123392A (en) Triaxial load measuring apparatus for steering wheel
JP3060259B2 (en) 3 component force meter
JPS5912326A (en) Load converter
JP3265539B2 (en) Maybe a force meter
JPH0748058B2 (en) Maybe force / force detector
JP2005172619A (en) Moment detection device and multi-component force detection device
CA1199818A (en) Temperature-compensated extensometer
JPH0676932B2 (en) Load detector