JPH06241877A - 重量測定装置 - Google Patents

重量測定装置

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JPH06241877A
JPH06241877A JP5047510A JP4751093A JPH06241877A JP H06241877 A JPH06241877 A JP H06241877A JP 5047510 A JP5047510 A JP 5047510A JP 4751093 A JP4751093 A JP 4751093A JP H06241877 A JPH06241877 A JP H06241877A
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Kazuaki Hama
和明 浜
Kazuyuki Kobayashi
和之 小林
Akira Sato
朗 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体を薄くし、測定精度を高める。 【構成】 荷重受け部1を平面正方形の六面体に形成
し、荷重受け部1の4つの外側面1A〜1Dと基部2の
4つの内側面2A〜2Dとの夫々の対向する側面間に少
なくとも2つの梁部3を設け、対向する各側面間の梁部
3を基部2の内側面2A〜2Dが形成する各辺の中心線
に対して対称となるように設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被測定物の荷重が加
わる荷重受け部と、この荷重受け部の全周を所定間隔を
あけて取囲みかつ下面が測定場所へ置かれる枠状の基部
と、この基部と荷重受け部とを連結し基部下面を設置場
所へ置いたときに荷重受け部を宙に浮かせる梁部と、こ
の梁部に取付けられた歪みゲージとを有し、荷重受け部
に荷重が加わるときに梁部に発生する歪みを歪みゲージ
で検出する重量測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の歪みゲージを使用した装置として
は、図14及び図15に示すように、被測定物の荷重が
加わる荷重受け部100と、この荷重受け部100の全
周を所定間隔をあけて取囲みかつ下面が測定場所へ置か
れる基部101と、この基部101と荷重受け部100
とを連結し基部101の下面を測定場所へ置いたときに
荷重受け部100を宙に浮かせる梁部102とを有し、
夫々の梁部102の水平方向両側面に歪みゲージ103
を取付けたものが知られている。この従来装置の荷重受
け部100及び基部101は平面形状が長方形状であ
り、梁部102は両部100,101の短辺間を各2本
で連結している。これらの梁部102が荷重受け部10
0に荷重が加わったときに歪み、この歪みを歪みゲージ
103で検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では、測定す
る荷重に関連して起歪部である梁部102の断面形状が
設計されるので、必然的に梁部102の断面の高さ寸法
(垂直方向)が測定する荷重に対して決定される。した
がって、少ない本数の梁部102で強度を確保するため
には梁部102の断面の高さが高くなり、装置全体を薄
くすることが難しかった。また、図14におけるx方向
の力Fxに対しては梁部102が圧縮,引張力を受ける
構造になっているので強固であるが、y方向の力Fy対
しては梁102は曲げ力を受けるので弱くなる。このた
め、装置の強度が、受ける力の方向性によって異なり、
またy方向の力Fyによる測定精度への悪影響も考えら
れる。さらに、x方向に荷重負荷点が移動したとき(図
14のx1 )とy方向にそれが移動したとき(図14の
1 )とでは、各部(100,101,102)に働く
力の分布に対称性がなくなり、そのために偏心誤差発生
の方向性が生じたり、偏心誤差の増大をまねく結果とな
っていた。
【0004】そこで、この発明は、装置全体を薄くする
ことができ、測定精度を高めた重量測定装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明は、荷重受け部を平面正方形の六面体に形
成し、荷重受け部の4つの外側面と基部の4つの内側面
との夫々の対向する側面間に少なくとも2つの梁部を設
け、対向する各側面間の梁部を基部の内側面が形成する
各辺の中心線に対して対称となるように設けたものであ
る。
【0006】
【作用】この発明では、梁部の本数増加により梁部の断
面の高さを低くし、全体を薄くすることが可能となる。
また、互いに対向する荷重受け部の外側面と基部の内側
面との間の各梁部が基部の内側面が形成する各辺の中心
線に対して対称であるため、図14の力Fx,Fyに対
しても強固となり、受ける力の方向性によって装置の強
度が異なることもなくなり、これによる精度の低下もな
くなる。また、正方形であるため、中心点に対して梁部
は90°回転対称となり、荷重点が中心点から移動した
場合、すなわち偏心荷重となっても各構成部材に働く力
の分布に対称性が保たれ、偏心誤差発生の方向性がなく
なるとともに、偏心誤差の低下を図れる。
【0007】
【実施例】以下に、この発明の好適な実施例を図面を参
照にして説明する。
【0008】図1に示す第1実施例では、被測定物の荷
重が加わる荷重受け部1と、この荷重受け部1の全周を
所定間隔をあけて取囲みかつ下面が測定場所へ置かれる
枠状の基部2と、この基部2と荷重受け部1とを連結し
基部2の下面を設置場所へ置いたときに荷重受け部1を
宙に浮かせる梁部3とを有していて、各梁部3の水平方
向両側面に歪みゲージ4を取付けてある。この実施例で
は、梁部3は荷重受け部1の4辺から夫々2本ずつ基部
2の4辺に連結するように設けてある。また、荷重受け
部1の平面形状は正方形とし、基部2も正方形とした。
荷重受け部1の4つの外側面1A〜1Dと基部2の4つ
の内側面2A〜2Dとの夫々の対向する側面間に前記梁
部3が設けられている。対向する各側面(1Aと2A,
1Bと2B,1Cと2C,1Dと2D)の梁部3を基部
2の内側面2A〜2Dが形成する各辺の中心線5,5に
対して対称となるように設けてある。また、図2に示す
ように荷重受け部1の上面は基部2の上面よりも上方に
位置している。
【0009】このように構成された第1実施例では、図
3に示すように荷重点がx2 やy2の個所に移動した場
合であっても、梁部3は中心点Oに対して90°回転対
称であるから、各構成部材に働く力の分布に対称性が保
たれ、偏心誤差発生の方向性がなくなり、偏心誤差の低
下が図れる。
【0010】図4に示す第2実施例では、基部2の内側
面2A〜2Dの各辺の中央部に内側に窪んだ切欠部6を
形成してある。このような切欠部6を形成することによ
り、周囲部分の変形をこの切欠部6に集中させることが
できる。これにより、基部2の周囲部分を測定場所に置
いたとき、測定場所の面に凹凸等があり、荷重負荷に伴
いこの凹凸の影響で周囲部分が変形してしまうような場
合であっても、その変形を切欠部6の部分に集中させ
て、梁部3が連結されている切欠部6がない部分の変形
を少なくすることができる。そのため、梁部3は基部2
の変形の影響を受けずに、荷重負荷による変形だけをす
るようになる。したがって、重量測定装置の荷重負荷に
対する出力特性の設置面凹凸による影響を低減させるこ
とが可能となる。
【0011】図5に示す第3実施例では、梁部3の側面
に内側に窪んだ円弧状部7を形成したものを示す。梁部
3の水平方向における円弧状部7の形成は、加工工具8
を用いて形成することができる。このとき、荷重受け部
1の外側面1A〜1Dと基部2の内側面2A〜2D間の
間隔をl(エル)としたとき、円弧状部7の半径をRと
すると、R=1/2・l(エル)となり、梁部3間の隙
間を加工すると同時に円弧状部7も加工することができ
る。しかも、1回の片方向送りで梁部3間の隙間と円弧
状部7との加工が同時に行え、加工時間の短縮およびコ
ストの低減を図ることが可能となる。
【0012】図6および図7に示すように、荷重受け部
1の中央部分に荷重が負荷されたときの梁部3の上下面
に働く曲げ応力は梁部3の1本の負担荷重がFであると
すると、x点においては、
【0013】
【数1】
【0014】と表わせる。つまり、曲げ応力は梁部3の
中心からの距離xに比例して増加していくので、最大応
力は梁部3の両端部31にて発生する。そこで、符号
7′で示すような半円側面形状にしておくと、梁部3の
幅wは両端部31に近づく程大きくなり、強度的に有利
となる。当然、梁部3の上下面に符号7″のようにRを
つけても有効であるが、大きなRをつけると梁部3の高
さが大きくなり、重量測定装置全体の厚さ増大につなが
るので、その大きさは全体の厚さとの関係により設計す
る。
【0015】図8および図9は図6および図7に示すよ
うな半円側面形状を形成したものを示し、梁部3の水平
方向両側面に歪みゲージ4を取付けてある。歪みゲージ
4は中心線に対して両側に45°の方向の抵抗線を有す
る。歪みゲージ4は、梁部3に発生する剪断応力に比例
する剪断歪みを検出し、電気的に変換して重量測定を行
う。
【0016】歪みゲージ4の歪み検出精度を上げるに
は、許される限り大きな歪みを発生することが1つの方
法であり、この歪みは応力に比例する。剪断応力τは次
の数式で表わせる。
【0017】
【数2】
【0018】剪断応力は断面の最小部である梁部3の中
央部で最大となる。したがって、梁部3の中央部に歪み
ゲージ4を取付けることにより、より大きな歪みを検出
することができ、検出力は高まる。なお、曲げモーメン
トは梁部3の中心から離れる程大きくなるが、図8およ
び図9に示す実施例では、中心から離れるにつれて断面
も大きくなり強度を保つことができる。
【0019】図10に示す第4実施例では、第2実施例
の切欠部6と第3実施例の円弧状部7とをともに形成し
た例を示し、この実施例では、大型航空機等の車輪重量
を測定するのに適し、荷重受け部1の4辺は夫々外方に
延出し、オーバーハング部11を形成している。このオ
ーバーハング部11は基部2の上面を覆う構造となり、
このオーバーハング部11があることにより荷重受け部
1の面積は大きくなり、重量測定時特に車両の車輪を載
せるような場合に車輪を載せ易くすることができる。ま
た、梁部3の保護用カバー等を取付ける必要もなくな
る。
【0020】図12は歪みゲージを示し、この歪みゲー
ジ4は中心線に対して両側に45°の角度をもつ2つの
抵抗線41,42を有している。すべての歪みゲージ4
の抵抗線41,42を荷重が負荷されたときにその抵抗
線41,42の抵抗値変化によりブリッジが不平行にな
るような配線、例えば図12のように配線する。このよ
うに配線されたものに低電圧発生装置9にて電圧を印加
し、荷重負荷に伴う歪みゲージ4の抵抗線41,42の
抵抗値変化に伴うブリッジ不平行による電位差を増幅器
10,アナログ/デジタル変換器12,コンピューター
13を通じて荷重値に変換し、表示部等に出力させる
(図13参照)。ここで基部2の断面積が小さくなる部
分、すなわち切欠部6の個所は、その幅w1 を1/2w
2 にすることにより断面積を1/2にしている。また各
側面に配置されている2本の梁部3は、中央部分側面長
さSに対して3/4S2 の間隔をあけて中心線に対して
対称になっている。また、荷重受け部1の材質としては
アルミニウム合金を採用して軽量化を図ることが好まし
い。図10に示す実施例において、大型航空機の車輪重
量を測定するには、大型航空機の車輪1つが十分に載る
大きさすなわち図10におけるLを650mmとし、最大
測定荷重30トンを実現できた。このような装置の厚さ
すなわち図11におけるhは90mmと薄くすることがで
きた。
【0021】図10ないし図13に示す実施例の重量測
定装置の荷重負荷試験の結果を次表に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表中〜は夫々図10の〜の位置に
荷重を負荷したときの値である。表中「行き」とは荷重
を増加していく場合、「帰り」とは荷重を減少していく
場合をいい、その誤差がヒステリシスである。この装置
は薄型可搬式であるにもかかわらず、非直線性0.02
%F.S.、ヒステリシス0.05%F.S.を達成し、かつ偏
心誤差においても0.15%という高精度を達成した。
「F.S.」とはフルスケールに対する割合である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、荷重受け部を平面正方形の六面体に形成し、荷重受
け部の4つの外側面と基部の4つの内側面との夫々の対
向する側面間に少なくとも2つの梁部を設けたので、梁
部の本数が多くなり、梁部の断面の高さを低くし、全体
を薄くすることが可能となる。また、互いに対向する荷
重受け部の外側面と基部の内側面との間の各梁部が基部
の内側面が形成する各辺の中心線に対して対称であるこ
とにより、横方向の力に対しても強固となり、受ける力
の方向性によって装置の強度が異なることもなくなり、
測定装置としての精度も向上する。また、荷重受け部の
中心点に対して梁部は90°回転対称となり、荷重点が
中心点から移動した場合であっても各構成部材に働く力
の分布に対称性が保たれ、偏心誤差発生の方向性がなく
なるとともに、偏心誤差の低下を図ることができる。総
じて、装置全体を薄くすることができ、測定精度を大幅
に向上させることができる。
【0025】また、基部内側面の各辺の中央部に内側に
窪んだ切欠部を形成したものにあっては、装置を設置場
所に置いたときに設置場所に凹凸があっても、この切欠
部の存在により梁部の歪みに悪影響を及ぼすことがなく
なる。また、梁部の側面に内側に窪んだ円弧状部を形成
したものにあっては、曲げモーメントに対して梁部が強
度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す平面図。
【図2】図1の正面図。
【図3】第1実施例の偏荷重を説明する平面図。
【図4】第2実施例を示す平面図。
【図5】第3実施例を示す平面図。
【図6】梁部の平面図。
【図7】梁部の正面図。
【図8】梁部の水平方向両側面に円弧状部を形成した例
を示す平面図。
【図9】図8に示す梁部の正面図。
【図10】第4実施例を示す平面図。
【図11】図10の半断面の正面図。
【図12】歪みゲージの抵抗線配線図。
【図13】この装置の信号変換ブロック図。
【図14】従来例を示す平面図。
【図15】図14の正面図。
【符号の説明】
1 荷重受け部 2 基部 3 梁部 4 歪みゲージ 1A〜1D 外側面 2A〜2D 内側面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】
【数2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物の荷重が加わる荷重受け部と、
    この荷重受け部の全周を所定間隔をあけて取囲みかつ下
    面が測定場所へ置かれる枠状の基部と、この基部と荷重
    受け部とを連結し基部下面を設置場所へ置いたときに荷
    重受け部を宙に浮かせる梁部と、この梁部に取付けられ
    た歪みゲージとを有し、荷重受け部に荷重が加わるとき
    に梁部に発生する歪みを歪みゲージで検出する重量測定
    装置において、 荷重受け部を平面正方形の六面体に形成し、 荷重受け部の4つの外側面と基部の4つの内側面との夫
    々の対向する側面間に少なくとも2つの梁部を設け、 対向する各側面間の梁部を基部の内側面が形成する各辺
    の中心線に対して対称となるように設けたことを特徴と
    する重量測定装置。
  2. 【請求項2】 基部内側面の各辺の中央部に内側に窪ん
    だ切欠部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の
    重量測定装置。
  3. 【請求項3】 梁部の側面に内側に窪んだ円弧状部を形
    成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の重量測
    定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003517612A (ja) * 1999-12-16 2003-05-27 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 特にヨーレートセンサのための、マイクロメカニカル式のばね構造体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6421333A (en) * 1987-07-16 1989-01-24 Bridgestone Corp Center of gravity measuring apparatus
JPH0252134U (ja) * 1988-10-06 1990-04-13
JPH04315056A (ja) * 1991-04-12 1992-11-06 Tokai Rika Co Ltd 加速度センサ

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